2024-2025学年新教材高中化学第3章物质的性质与转化第3节氮的循环第3课时硝酸氮循环对环境的影响学生用书鲁科版必修第一册

第3课时硝酸、氮循环对环境的影响学业要求1．通过对浓硝酸性质的学习，相识一氧化氮、二氧化氮、硝酸的物理性质、化学性质以及典型的试验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道它们的主要应用，建立改变观念与平衡思想。2．通过了解人类活动对氮循环的影响，了解酸雨、光化学烟雾和水体富养分化等环境问题的危害以及如何削减氮氧化物的排放，树立环境爱护的意识，同时知道常见氮的化合物在试验室中的平安运用留意事项，培育科学看法与社会责任。3．从氮元素价态、物质类别角度构建氮及其化合物的转化关系，并能够应用其分析说明试验现象及物质的保存、检验、分别等问题；能够预料生疏的含有氮元素物质的性质、反应或试验现象，设计方案制备含有氮元素的物质和探讨它们的性质，培育科学探究与创新意识。学问网络学业基础——自学·思记·尝试一、硝酸1．物理性质纯净的硝酸是、、气味的液体，熔点为，沸点为，密度为。通常市售硝酸中HNO3的质量分数为，密度约为。HNO3的质量分数为以上的浓硝酸，在空气中由于挥发出会产生现象，通常叫作发烟硝酸。2．化学性质（1）酸的通性：电离方程式为HNO3=H＋＋NO3-。硝酸能使酸碱指示剂发生颜色（2）不稳定性。浓硝酸受热或见光分解，化学方程式为。（3）强氧化性。3．用途硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造、、和硝酸盐等。在试验室里，硝酸是一种重要的化学试剂。二、人类活动对氮循环和环境的影响1．含氮物质的来源及其危害2．削减人类活动对氮循环和环境影响的措施（1）限制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量。（2）增加生态系统对含有氮元素的物质的汲取实力。[即学即练]1．推断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。（1）硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气。（）（2）浓硝酸显黄色是因为含有NO2。（）（3）硝酸与木炭的反应既表现出氧化性又表现出酸性。（）（4）硝酸与金属反应时，主要是＋5价的氮得电子。（）（5）浓硝酸与浓盐酸按3∶1的体积比所得的混合物叫王水。（）（6）硝酸电离出的H＋能被Zn、Fe等金属还原成H2。（）（7）常温下，向浓硝酸中投入铁片，会产生大量的红棕色气体。（）2．下列反应中，不能体现HNO3的酸的通性的是（）A．4HNO3（浓）＋Seq\o(=,\s\up7(△))SO2↑＋4NO2↑＋2H2OB．HNO3＋NaOH=NaNO3＋H2OC.2HNO3＋CuO=Cu（NO3）2＋H2OD．2HNO3＋CaCO3=Ca（NO3）2＋CO2↑＋H2O3．下列化学反应中，一种物质过量，另一种物质仍不能完全反应的是（）A．过量的镁与浓硝酸反应B．过量的浓盐酸与MnO2在加热条件下反应C．过量的铜与浓硫酸在加热条件下反应D．过量的稀硝酸与铁反应4．C、N、S的氧化物中很多是工业上重要的化工原料，但是当它们分散到空气中时，会带来很多环境问题。下列有关这些元素的氧化物的说法不正确的是（）A．开发利用太阳能、水能、风能、氢能等新能源有利于削减这些氧化物的产生B．这些氧化物使雨水的pH<7，我们把pH<7的雨水称为酸雨C．N与S的氧化物能干脆危害人体健康，引发呼吸道疾病D．“温室效应”与二氧化碳的排放有着干脆的关系5．反应2NO＋2COeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2可应用于汽车尾气的净化。下列说法正确的是（）A．该反应属于置换反应B．CO是氧化剂C．NO发生了还原反应D．每转移2mol电子，生成22.4LCO2核心素养——合作·探究·共享一硝酸与金属的反应的计算[例1]肯定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的稀硝酸中，收集到NO气体体积为V（标准状况下），向反应后的溶液中（存在Cu2＋和SO42-）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO12.0g。则V可能为A．5.5LB．6.0LC．8.96LD．11.2L状元随笔本题考查氧化还原反应的计算，留意守恒思想与极限法的利用。本题中利用极限法解答，假设混合物全是CuS或全是Cu2S，依据铜原子守恒计算n（CuS）、n（Cu2S），再依据得失电子守恒计算气体的物质的量，进而求得气体体积，实际气体体积介于二者之间。[提升1]铜和镁的合金4.6g完全溶于足量的硝酸后，再加入过量的NaOH溶液，生成9.7g沉淀，则合金与硝酸反应时，放出的气体可能是（）A．0.2molNOB．0.2molNO2和0.05molN2O4C．0.1molN2OD．0.1molNO、0.1molNO2和0.1molN2O4状元随笔硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。关键实力解硝酸与金属反应计算题的思维模式1．思维导图硝酸是一种典型的强氧化性酸，与硝酸有关的一些反应特别重要，尤其是有关硝酸反应的计算，但只要弄清反应关系，然后采纳守恒法和关系式法就能破解，其思维模式为2.计算方法敏捷运用原子守恒、得失电子守恒及溶液中的电荷守恒关系。例如Cu与HNO3反应中有以下等量关系：（1）N原子守恒：反应前全部的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物（假设有NO2、NO）和Cu（NO3）2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含N，则有n（N）＝n（NO2）＋n（NO）＋2n[Cu（NO3）2]＋n剩（HNO3）。（2）得失电子守恒：反应中失去电子的是参与反应的Cu，Cu－2e－→Cu2＋；得到电子的是被还原的HNO3（假设还原产物为NO2、NO），NO3-＋e－→NO2、NO3-＋3e－→NO。依据得失电子守恒，则有2n（Cu）＝n（NO2）＋3（3）电荷守恒：在任何溶液中，阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数是相等的。在Cu与HNO3反应后的溶液中，若HNO3不过量，阳离子只有Cu2＋，阴离子只有NO3-（此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H＋、OH－）；若HNO3过量，溶液中的阳离子有Cu2＋和H＋，阴离子只有NO3-。则有①若HNO3不过量：n（NO3-）＝2n（Cu2＋）；②若HNO3过量：n（NO3-）＝2n（Cu二常见的环境污染[例2]探讨表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如下图所示）。下列叙述错误的是（）A．雾和霾的分散剂相同B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关状元随笔本题情境真实，导向明确，聚焦学科核心素养，既可以引导考生相识与化学有关的社会热点问题，形成可持续发展的意识和绿色化学观念，又体现了高考评价体系中的应用性和综合性的考查要求。[提升2]为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气（主要含N2、CO2、SO2、NO、下列说法不正确的是（）A．固体1中主要含有Ca（OH）2、CaCO3、CaSO3B．X可以是空气，且需过量C．捕获剂所捕获的气体主要是COD．处理含NH4+废水时，发生反应的离子方程式为NH4+＋NO2－状元随笔本题应结合元素守恒和元素化合价的改变分析各物质的成分。工业废气中的CO2和SO2都可以被过量的石灰乳汲取，而N2、CO、NO不能被汲取。从NaNO2和NH4+反应生成无污染的气体分析，无污染的气体为N2，则说明NO被NaOH溶液汲取，因为存在反应NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，所以要使气体中的NO被NaOH溶液汲取，应当通入空气，使部分NO变成NO关键实力1.主要环境污染污染类型详细表现主要物质或缘由空气污染酸雨SO2、氮氧化物光化学烟雾氮氧化物、碳氢化合物臭氧空洞氟氯代烷、碳氢化合物温室效应CO2、CH4等雾霾SO2、氮氧化物、颗粒物（PM），颗粒物是加重雾霾天气的主要缘由室内空气污染家用燃料的燃烧，烹调，吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染水体污染重金属污染重金属Hg、Cd、Pb、Cr等的离子进入水中形成的污染，主要来自化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水植物养分物质污染如赤潮）进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量运用磷肥造成的水体富养分化，主要来源于工、农业生产及城市生活污水的随意排放2.绿色化学状元随笔（1）pH<5.6的雨水称为酸雨。酸雨分硫酸型和硝酸型，我国酸雨类型为硫酸型，主要缘由是大量含硫化石燃料的燃烧。（2）“赤潮”和“水华”均是水体富养分化的结果。学考评价——夯实·测控·演练1．现有下列物质，其中必需保存在棕色试剂瓶里的是（）①氯水②氨水③浓硝酸④浓盐酸⑤烧碱A．①②③B．①③④C．①③D．②⑤2．下列块状金属在常温时，能全部溶于足量的浓硝酸的是（）A．AuB．CuC．AlD．Fe3．（双选）下列说法不正确的是（）A．HNO3→NO→NO2，以上各步改变均能通过一步试验完成B．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu（NO3）2固体，铜粉仍不溶解C．某气体能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液不肯定显碱性D．铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu＋8H＋＋2NO3-=3Cu2＋＋2NO↑＋4H4．铜粉放入稀硫酸中加热无明显现象，当加入一种盐后，铜粉的质量明显削减，溶液变为蓝色，同时有气体逸出。则该盐可能是（）A．Fe2（SO4）3B．Na2CO3C．KNO3D．CuCl25．下列因果关系不正确的是（）选项缘由结果A大量植树造林温室效应BSO2和NO2气体的大量排放酸雨C含氮、磷等生活废水的大量排放水华、赤潮D汽车尾气的大量排放光化学烟雾6.某浓度稀HNO3与金属M反应时，能得到＋2价硝酸盐，反应时M与HNO3的物质的量之比为5∶12，则反应时HNO3的还原产物是（）A．NH4NO3B．N2C．N2OD．NO第3课时硝酸、氮循环对环境的影响学业基础一、1．无色易挥发有刺激性－42℃83℃1.5g·cm－368%～70%1.42g·cm－395%硝酸蒸气“发烟”2．(2)4HNO3eq\o(=,\s\up7(受热或见光))4NO2↑＋O2↑＋2H2O(3)3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O致密的氧化膜而钝化C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O3．炸药染料塑料二、1．产生光化学烟雾形成酸雨水体富养分化[即学即练]1．(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×2．解析：A项，硝酸中氮元素的化合价降低，得到电子，硝酸体现氧化性，不能体现酸的通性；B项，HNO3和NaOH发生酸碱中和反应，体现酸的通性；C项，HNO3与碱性氧化物CuO的反应，体现酸的通性；D项，HNO3与CaCO3发生反应，体现酸的通性。答案：A3．解析：A项，过量的镁与浓硝酸反应，浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性，都能与镁反应，硝酸能完全反应；B项，在加热条件下二氧化锰能与浓盐酸反应，浓盐酸过量，二氧化锰可以反应完；C项，铜在加热条件下能与浓硫酸反应，随着反应的进行，硫酸的浓度变稀，铜与稀硫酸不反应，所以稀硫酸不能反应完；D项，硝酸具有强氧化性，过量的稀硝酸能使铁反应完。答案：C4．解析：pH小于5.6的雨水称为酸雨，B项错误。答案：B5．解析：反应2NO＋2COeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2，反应物中不存在单质，不属于置换反应，故A错误；C元素的化合价上升，则CO为还原剂，故B错误；N元素的化合价降低，则NO为氧化剂，发生还原反应，故C正确；气体所处状况不知，无法求体积，故D错误。答案：C核心素养[例1]解析：若混合物全是CuS，依据铜原子守恒，其物质的量n(CuS)＝n(CuO)＝12.0g80g·mol－1＝0.15mol，转移电子的物质的量为0.15mol×8＝1.2mol，设生成NO的物质的量为xmol，则3xmol＝1.2mol，解得x＝0.4，故气体体积V＝0.4mol×22.4L·mol－1＝8.96L；若混合物全是Cu2S，其物质的量n(Cu2S)＝12n(CuO)＝12×0.15mol＝0.075mol，转移电子的物质的量为0.075mol×10＝0.75mol，设生成NO的物质的量为ymol，3ymol＝0.75mol，解得y＝0.25，气体体积为0.25mol×22.4L·mol－1＝5.6L，由于是CuS和Cu2S的混合物，则生成的气体体积介于5.6～答案：B[提升1]解析：分析题意可知：Meq\o(→,\s\up7(－ne－))Mn＋eq\o(→,\s\up7(nOH－))M(OH)n。即金属失去电子的物质的量＝参与反应的OH－的物质的量＝HNO3得到电子的物质的量，参与反应的OH－的物质的量为9.7g－4.6g17g·mol－1＝0.3mol，即可干脆找出得到电子的物质的量为0.3mol的选项，应选B。答案：B[例2]解析：A对，雾的分散剂是空气，分散质是水；霾的分散剂是空气，分散质是固体颗粒。因此，雾和霾的分散剂相同。B对，由于氮氧化物和SO2转化为铵盐形成无机颗粒物，因此雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵。C错，NH3作为反应物参与反应转化为铵盐，因此NH3不是形成无机颗粒物的催化剂。D对，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关，由于氮肥会释放出NH3，因此雾霾的形成与过度施用氮肥有关。答案：C[提升2]解析：A对，依据流程图可知，工业废气通过过量石灰乳时，其中CO2、SO2与Ca(OH)2反应生成CaCO3、CaSO3，因此固体1中主要含有CaCO3、CaSO3及过量的Ca(OH)2。B错，气体1的主要成分为N2、NO和CO，通过X及NaOH溶液后生成NaNO2，NO和NO2按1∶1的体积比能与NaOH溶液反应生成NaNO2，所以X可以是空气，但不能过量，因为过量会生成NaNO3。C对，气体2的主要成分是CO、N2，因最终排放的气体无污染，故捕获剂所捕获的气体主要是CO。D对，NO2-具有氧化性，可与含NH4+的废水发生氧化还原反应：NH4+＋NO2-答案：B学考评价1．解析：氯水中的HClO、HNO3见光都易分解，因此要将氯水和浓硝酸保存在棕色试剂瓶中。答案：C2．解析：Au与浓硝酸不反应，Al、Fe在常温下遇浓硝酸钝化，不能全部溶解，Cu能与浓硝酸反应，能全部溶于足量的浓硝酸中。答案：B3．解析：硝酸被还原生成NO，NO被氧化生成NO2，所以HNO3→NO→NO2中各步改变均能通过一步试验完成，故A正确；在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，