魯科版高中化學(xué)必修一 氮的循環(huán) 物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化(第3課時硝酸人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響)

第3課時

硝酸

人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響第3節(jié)氮的循環(huán)

知識鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測試1.酸的通性(1)使酸堿指示劑變色(如使紫色石蕊變紅)。(2)與活潑金屬發(fā)生置換反應(yīng)。(3)與堿性氧化物反應(yīng),生成鹽和水。(4)與堿發(fā)生中和反應(yīng)。(5)與鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。2.在實驗室和化工生產(chǎn)中常用的酸有鹽酸、硫酸、硝酸(化學(xué)式為HNO3)、醋酸(CH3COOH)。知識鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測試一、硝酸1.物理性質(zhì)純凈的硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體,熔點為-42℃,沸點為83℃,密度為1.5g·cm-3。通常市售硝酸中HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68%~70%,密度約為1.42g·cm-3。HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%以上的濃硝酸在空氣中由于揮發(fā)出硝酸蒸氣會產(chǎn)生發(fā)煙現(xiàn)象,通常叫作發(fā)煙硝酸。

知識鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測試2.化學(xué)性質(zhì)(1)酸的通性:電離方程式為

。硝酸能使酸堿指示劑發(fā)生顏色變化,能與金屬、堿、堿性氧化物等反應(yīng)。(2)不穩(wěn)定性濃硝酸受熱或見光分解,化學(xué)方程式為知識鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測試(3)強氧化性3.用途硝酸是一種重要的化工原料,可用于制造炸藥、染料、塑料和硝酸鹽等。在實驗室里,硝酸是一種重要的化學(xué)試劑?！疚⑺伎?】為什么濃硝酸一般呈黃色?如何消除其黃色?提示:純硝酸為無色液體,由于HNO3分解產(chǎn)生的NO2又溶于其中,故濃硝酸一般呈黃色;向濃硝酸中通入O2,可以消除其黃色。知識鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測試二、人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響1.含氮物質(zhì)的來源及其危害知識鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測試2.減少人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境影響的措施(1)控制進入大氣、土壤和水體中含有氮元素的物質(zhì)的量。(2)增強生態(tài)系統(tǒng)對含有氮元素的物質(zhì)的吸收能力?！疚⑺伎?】氮氧化物對環(huán)境的污染有哪些?提示:常見的污染類型(1)光化學(xué)煙霧:NOx在紫外線作用下,與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。(2)酸雨:NOx排入大氣中后,與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2,隨雨雪降到地面。(3)破壞臭氧層:NO2可使平流層中的臭氧減少,導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。(4)NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。知識鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測試1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng),產(chǎn)生大量紅棕色氣體。(

)(2)用濃硝酸與Cu反應(yīng)制備NO2。(

)(3)汽車尾氣中的氮氧化物與碳?xì)浠衔锸钱a(chǎn)生光化學(xué)煙霧的元兇。(

)(4)氮氧化合物也可以形成酸雨。(

)答案:(1)×

(2)√

(3)√

(4)√知識鋪墊新知預(yù)習(xí)自主測試2.濃硝酸常呈黃色的原因是(

)A.濃硝酸易分解產(chǎn)生NO B.濃硝酸中混有Fe3+C.濃硝酸易分解產(chǎn)生NO2 D.濃硝酸易氧化單質(zhì)C答案:C解析:濃硝酸易分解產(chǎn)生NO2

,NO2溶于濃硝酸使硝酸呈黃色。3.下列反應(yīng)中,硝酸既表現(xiàn)了氧化性又表現(xiàn)了酸性的是(

)A.C+濃硝酸 B.Cu+稀硝酸C.CuO+濃硝酸 D.NaOH+HNO3答案:B解析:A項中的反應(yīng),硝酸只表現(xiàn)了氧化性;

B項,Cu與稀硝酸反應(yīng)既表現(xiàn)了氧化性又表現(xiàn)了酸性;C項、D項中的反應(yīng),硝酸只表現(xiàn)了酸性。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測硝酸的氧化性問題探究硝酸與銅反應(yīng)時,體現(xiàn)了硝酸的哪些性質(zhì)?提示:體現(xiàn)了硝酸的氧化性和酸性。硝酸被還原成氮的氧化物體現(xiàn)了氧化性,與金屬結(jié)合成硝酸鹽體現(xiàn)了硝酸的酸性。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測知識歸納濃硝酸和稀硝酸均具有強氧化性,主要是由于硝酸中的+5價的氮元素具有很強的得電子能力。其主要表現(xiàn)為能將大多數(shù)金屬(除Au、Pt之外)溶解、能與很多非金屬反應(yīng)以及與某些還原性化合物發(fā)生反應(yīng)。1.濃硝酸(1)與金屬單質(zhì)反應(yīng)。濃硝酸與金屬反應(yīng)生成的氣體主要是NO2。①與不活潑金屬單質(zhì):②鐵和鋁常溫下遇濃硝酸鈍化,鈍化是化學(xué)變化。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(2)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)。濃硝酸在加熱條件下能與非金屬單質(zhì)反應(yīng),本身被還原為NO2,非金屬單質(zhì)一般被氧化成氧化物或酸。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測2.稀硝酸稀硝酸常溫下與絕大多數(shù)金屬單質(zhì)反應(yīng)生成的氣體主要是NO,不產(chǎn)生氫氣。(1)稀硝酸與銅反應(yīng)(2)稀硝酸與鐵反應(yīng)探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測特別提醒:(1)硝酸與金屬反應(yīng)時,一般既表現(xiàn)強氧化性,又表現(xiàn)酸性,參加反應(yīng)的硝酸部分被還原,還有一部分仍以

形式存在。(2)濃硝酸與金屬反應(yīng)的過程中,濃度逐漸減小,還原產(chǎn)物有可能是NO和NO2的混合物,最終溶液中仍有

。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測方法提煉守恒法突破硝酸與金屬反應(yīng)的計算題(1)思維模型探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(2)計算中守恒思想的應(yīng)用

探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測典例剖析例1足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng),得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體,這些氣體與1.68LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中,所有氣體恰好完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,則消耗NaOH溶液的體積是

(

)A.60mL B.45mL C.30mL D.15mL答案:A探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測對點訓(xùn)練1在濃硝酸中放入銅片。(1)反應(yīng)開始的化學(xué)方程式為

,現(xiàn)象為

。

(2)若銅有剩余,則反應(yīng)快要結(jié)束時的化學(xué)方程式是

。

(3)待反應(yīng)停止時,再加入少量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的稀硫酸,這時銅片上又有氣泡產(chǎn)生,其原因是

。

(4)若將12.8g銅跟一定質(zhì)量的濃硝酸反應(yīng),銅消耗完時,共產(chǎn)生氣體5.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是

。

探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測答案:(1)Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O銅片逐漸溶解,溶液由無色變?yōu)樗{色,有紅棕色氣體生成(2)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

(3)H+、

與Cu發(fā)生反應(yīng):3Cu+8H++2===3Cu2++2NO↑+4H2O(4)0.65mol解析:(1)在濃硝酸中放入銅片,開始反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。(2)隨著反應(yīng)的進行,硝酸濃度不斷減小,故反應(yīng)后期發(fā)生的是稀硝酸與銅的反應(yīng)。(3)溶液中含有

,加入稀硫酸后,H2SO4電離出H+,H+、

與Cu反應(yīng)放出NO。(4)產(chǎn)生的5.6

L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體是NO2和NO的混合氣體。根據(jù)氮原子守恒可知被還原的HNO3的物質(zhì)的量就是NO2和NO的物質(zhì)的量之和;再根據(jù)銅原子的物質(zhì)的量可以算出反應(yīng)中未被還原的HNO3的物質(zhì)的量,從而可以求出參加反應(yīng)的HNO3的總物質(zhì)的量。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響問題探究水體中的氮元素來源主要有哪些?有什么危害?提示:水體中的氮元素主要來源于工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)田灌溉以及水產(chǎn)養(yǎng)殖所投入的餌料和肥料等。水體中富含氮元素會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化,從而造成“赤潮”和“水華”。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測知識歸納1.主要環(huán)境污染探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測2.綠色化學(xué)溫馨提示1.pH<5.6的雨水稱為酸雨。酸雨分硫酸型和硝酸型,我國酸雨類型為硫酸型,主要原因是大量含硫化石燃料的燃燒造成的。2.“赤潮”和“水華”均是水體富營養(yǎng)化的結(jié)果。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測典例剖析例2下列現(xiàn)象的產(chǎn)生與人為排放大氣污染物氮氧化物無關(guān)的是(

)A.溫室效應(yīng) B.光化學(xué)煙霧C.酸雨 D.水體的富營養(yǎng)化答案:A解析:氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個重要原因。水體中過量的氮會對水體造成污染,會造成水體富營養(yǎng)化,導(dǎo)致藻類“瘋長”。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測對點訓(xùn)練2選用下列物質(zhì)填空(填序號):①二氧化碳②二氧化硫③氮氧化物④氟氯烴(1)會破壞臭氧層的物質(zhì)是

。

(2)導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇的主要物質(zhì)是

。

(3)造成酸雨的物質(zhì)是

。

(4)導(dǎo)致光化學(xué)煙霧的物質(zhì)是

。

答案:(1)③④

(2)①

(3)②③

(4)③解析:根據(jù)環(huán)境保護常識回答即可。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測1.硝酸2.人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測1.現(xiàn)有下列物質(zhì),其中必須保存在棕色試劑瓶里的是

(

)①氯水②氨水③濃硝酸④濃鹽酸⑤燒堿A.①②③ B.①③④ C.①③ D.②⑤答案:C解析:氯水中的HClO、HNO3見光都易分解,因此要將氯水和濃硝酸保存在棕色試劑瓶中。2.下列塊狀金屬在常溫時,能全部溶于足量的濃硝酸的是

(

)A.Au B.Cu C.Al D.Fe答案:B解析:Au與濃硝酸不反應(yīng),Al、Fe在常溫下遇濃硝酸鈍化,不能全部溶解,Cu能與濃硝酸反應(yīng),能全部溶于足量的濃硝酸中。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測3.下列反應(yīng)中硝酸只表現(xiàn)氧化性的是(

)A.灼熱的炭與濃硝酸的反應(yīng)B.Cu與稀硝酸的反應(yīng)C.FeO與稀硝酸的反應(yīng)D.Fe(OH)3與硝酸的反應(yīng)答案:A解析:灼熱的炭與濃硝酸的反應(yīng)中硝酸只做氧化劑;Cu與稀硝酸、FeO與稀硝酸的反應(yīng)中硝酸既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性;Fe(OH)3與硝酸的反應(yīng)中硝酸只表現(xiàn)酸性。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測4.下列有關(guān)硝酸反應(yīng)的敘述中,錯誤的是(

)A.稀硝酸與鐵反應(yīng),有氫氣放出B.濃硝酸跟銅反應(yīng),有二氧化氮氣體放出C.硝酸跟碳酸鈉反應(yīng),有二氧化碳?xì)怏w放出D.硝酸受熱時,有二氧化氮、氧氣放出答案:A解析:稀硝酸與鐵反應(yīng)不產(chǎn)生H2,應(yīng)生成硝酸鹽、NO和H2O。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測5.下列離子方程式正確的是(

)答案:D解析:A項,不產(chǎn)生H2;B項,應(yīng)生成Fe3+;C項,應(yīng)生成Fe2+。探究1探究2素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測6.將一定質(zhì)量鐵粉加入到裝有100mL某濃度的稀硝酸中充分反應(yīng)。容器中剩余mg的鐵粉,收集到448mLNO氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。(1)所得溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式是

;

(2)原硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度為

mol·L-1。

答案:(1)Fe(NO3)2

(2)0.8解析:因有鐵粉剩余,故所