江苏省邳州市第二中学高中化学 专题三 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响课件 苏教版必修1

第第3课时硝酸人类活动对氮循环和课时硝酸人类活动对氮循环和环境的影响环境的影响学习目标学习目标1.掌握硝酸的物理性质和化学性质，了解硝掌握硝酸的物理性质和化学性质，了解硝酸的用途。酸的用途。2.了解自然界中硝酸的形成过程。了解自然界中硝酸的形成过程。3.了解人类活动对氮循环的影响，知道造成了解人类活动对氮循环的影响，知道造成酸雨、光化学烟雾和水体富营养化等环境问酸雨、光化学烟雾和水体富营养化等环境问题的原因，树立环境保护意识。题的原因，树立环境保护意识。课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案探究整合应用探究整合应用第第3课时课时课前自主学案课前自主学案自主学习自主学习一、硝酸一、硝酸1物理性质物理性质颜颜色色气味气味挥发挥发性性状状态态保存保存无无色色_气味气味_挥发挥发液液态态棕色试剂瓶、棕色试剂瓶、阴凉处阴凉处刺激性刺激性易易2.化学性质化学性质(1)酸性酸性硝酸具有酸的通性，能使硝酸具有酸的通性，能使_变色，能与变色，能与_、_、_等反应。等反应。(2)不稳定性不稳定性HNO3见光或受热易分解，化学方程式为：见光或受热易分解，化学方程式为：_。指示剂指示剂碱碱碱性氧化物碱性氧化物部分盐部分盐(3)强氧化性强氧化性3用途用途硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等，也是实验室里药、染料、塑料、硝酸盐等，也是实验室里的重要化学试剂。的重要化学试剂。思考感悟思考感悟1(1)浓浓HNO3如何保存？见光易分解和易挥发的试如何保存？见光易分解和易挥发的试剂保存时有何区别？剂保存时有何区别？(2)存放已久的浓硝酸往往显淡黄色，这是为什么？如存放已久的浓硝酸往往显淡黄色，这是为什么？如何消除黄色？何消除黄色？【提示提示】(1)保存在棕色试剂瓶、阴凉处。见光易分保存在棕色试剂瓶、阴凉处。见光易分解的试剂像硝酸要放在棕色试剂瓶里避光，放在阴暗解的试剂像硝酸要放在棕色试剂瓶里避光，放在阴暗处；易挥发的试剂如盐酸只要密封放在阴暗处即可。处；易挥发的试剂如盐酸只要密封放在阴暗处即可。(2)浓硝酸分解产生的浓硝酸分解产生的NO2气体溶在硝酸中而显黄色；气体溶在硝酸中而显黄色；向浓硝酸中通空气即可消除黄色，因为向浓硝酸中通空气即可消除黄色，因为4NO2O22H2O=4HNO3。二、人类活动对氮循环和环境的影响二、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含氮物质的来源及其危害2减少人类活动对氮循环和环境的影响措施减少人类活动对氮循环和环境的影响措施(1)控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。数量。(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力，如增强生态系统对有害物质的吸收能力，如保护森林、植树造林等。保护森林、植树造林等。思考感悟思考感悟2汽车尾气含有什么有害成分？根据氧化还汽车尾气含有什么有害成分？根据氧化还原反应理论，用原反应理论，用NH3能将其转化为能将其转化为N2吗？吗？【提示提示】汽车尾气排出的主要有害气体成分汽车尾气排出的主要有害气体成分为为CO、NO、NO2等，根据氧化还原反应的等，根据氧化还原反应的规律，规律，NO、NO2中较高价态的氮元素可与中较高价态的氮元素可与NH3中低价态的氮元素发生归中反应形成中低价态的氮元素发生归中反应形成N2。自主体验自主体验1近年来，光化学烟雾污染问题已经引起近年来，光化学烟雾污染问题已经引起人们的广泛关注。下列气体中，与光化学烟人们的广泛关注。下列气体中，与光化学烟雾的形成关系密切的是雾的形成关系密切的是()A氮氧化物氮氧化物BSO2CCO DCO2解析：解析：选选A。氮氧化物与光化学烟雾的形成。氮氧化物与光化学烟雾的形成有密切的关系。有密切的关系。2现有下列物质，其中必须保存在棕色瓶里现有下列物质，其中必须保存在棕色瓶里的是的是()氯水氯水氨水氨水浓硝酸浓硝酸稀硝酸稀硝酸烧烧碱碱A BC D解析：解析：选选C。氯水中存在。氯水中存在Cl2H2O=HClHClO反应，反应，HClO见光分解；浓见光分解；浓HNO3见光易见光易分解。分解。3(2011年滨州高一检测年滨州高一检测)下列对于硝酸的认识，下列对于硝酸的认识，不正确的是不正确的是()A浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性浓硝酸和稀硝酸都具有氧化性B铜与硝酸的反应属于置换反应铜与硝酸的反应属于置换反应C硝酸可氧化硝酸可氧化Fe2D可用铁或铝制品盛装浓硝酸可用铁或铝制品盛装浓硝酸解析：解析：选选B。浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性，能。浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性，能氧化具有还原性的氧化具有还原性的Fe2，能与除，能与除Pt、Au、Ti以外以外的大多数金属反应，但不是置换反应，常温下，的大多数金属反应，但不是置换反应，常温下，Fe、Al在浓硝酸中钝化，所以可用铁或铝制品盛在浓硝酸中钝化，所以可用铁或铝制品盛装浓硝酸。装浓硝酸。课堂互动讲练课堂互动讲练硝酸的强氧化性硝酸的强氧化性硝酸具有强氧化性是由于硝酸具有强氧化性是由于HNO3中的中的5价价N有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还有很强的得电子能力，在硝酸参与的氧化还原反应中，几乎全部是原反应中，几乎全部是5价氮被还原。价氮被还原。1规律规律(1)浓浓HNO3被还原成被还原成NO2，稀，稀HNO3被还原成被还原成NO。(2)温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。温度越高，硝酸越浓，其氧化性越强。(3)还原剂一般被氧化成最高价态。还原剂一般被氧化成最高价态。2表现表现(1)浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后退色。浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后退色。(2)与金属反应产生氮氧化物而不放出与金属反应产生氮氧化物而不放出H2。(3)能溶解除能溶解除Pt、Au、Ti以外的绝大多数金属。以外的绝大多数金属。(4)常温下浓常温下浓HNO3使使Fe、Al钝化。钝化。(5)浓浓HNO3与非金属单质与非金属单质C、S、P等在加热条件等在加热条件下反应，非金属一般被氧化成氧化物或相应的酸。下反应，非金属一般被氧化成氧化物或相应的酸。(6)与其他还原剂，如与其他还原剂，如Fe2、H2S、SO2、Na2SO3、HI等均可反应。等均可反应。(7)浓浓HNO3与与Cu反应时，若反应时，若Cu过量，反应开过量，反应开始时浓始时浓HNO3被还原为被还原为NO2，但随着反应的进，但随着反应的进行，行，HNO3变稀，其还原产物变为变稀，其还原产物变为NO，最终，最终得到的是得到的是NO2和和NO的混合气体。的混合气体。HNO3与其与其它金属它金属(过量过量)反应的情况与此相似。反应的情况与此相似。3保存和使用保存和使用HNO3过程中的过程中的“几不准几不准”(1)HNO3不准敞开保存，因为不准敞开保存，因为HNO3具有挥发具有挥发性。性。(2)保存保存HNO3时不准用橡胶塞，因为硝酸有强时不准用橡胶塞，因为硝酸有强氧化性且易与有机物发生反应。氧化性且易与有机物发生反应。(3)HNO3不准在无色瓶中或温度较高、光照的不准在无色瓶中或温度较高、光照的地方保存，因为硝酸具有不稳定性。地方保存，因为硝酸具有不稳定性。(4)实验室制实验室制Cl2、HCl、SO2、H2等气体均不等气体均不准用准用HNO3做反应物，因为做反应物，因为HNO3挥发出的挥发出的HNO3蒸气使制得的气体不纯或使蒸气使制得的气体不纯或使SO2等还原等还原性物质被氧化变质。性物质被氧化变质。(2011年济南高一检测年济南高一检测)下列反应中硝酸既下列反应中硝酸既能表现出酸性又表现出氧化性的是能表现出酸性又表现出氧化性的是()A使石蕊试液变红使石蕊试液变红B与铜反应放出与铜反应放出NO气体生成气体生成Cu(NO3)2C与与Na2CO3反应放出反应放出CO2气体生成气体生成NaNO3D与与S单质混合共热时生成单质混合共热时生成H2SO4和和NO2【解析解析】在上述反应在上述反应A、C中中HNO3使指示使指示剂变色、与弱酸盐反应均只表现出酸性。在剂变色、与弱酸盐反应均只表现出酸性。在B、D中中HNO3中氮元素的化合价均降低表现出氧中氮元素的化合价均降低表现出氧化性，并且在化性，并且在B项中又有项中又有Cu(NO3)2和水生成，和水生成，说明此反应中说明此反应中HNO3还表现出酸性。还表现出酸性。【答案答案】B【规律方法规律方法】反应前后反应前后HNO3分子中氮元素分子中氮元素的化合价降低，表现出硝酸的氧化性；的化合价降低，表现出硝酸的氧化性；HNO3电离的氢离子生成水，表现出硝酸的酸性。电离的氢离子生成水，表现出硝酸的酸性。变式训练变式训练1往浅绿色的往浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴溶液中逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是()A颜色变浅颜色变浅 B逐渐变为红色逐渐变为红色C没有改变没有改变 D变为棕黄色变为棕黄色1基本题型基本题型(1)硝酸与金属反应时，既表现强氧化性又表现硝酸与金属反应时，既表现强氧化性又表现强酸性，可由金属与硝酸反应的关系，求还原产强酸性，可由金属与硝酸反应的关系，求还原产物的化学式物的化学式(或元素化合价或元素化合价)或物质的量，以及或物质的量，以及HNO3的物质的量等。的物质的量等。硝酸与金属反应的有关计算硝酸与金属反应的有关计算(2)浓硝酸与浓硝酸与Cu反应时反应时若若Cu过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为过量，反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原，但随着反应的进行，硝酸变稀，其还原产物将为产物将为NO，最终应得到，最终应得到NO2与与NO的混合的混合气体，可利用守恒规律求解有关气体，可利用守恒规律求解有关Cu、HNO3和和混合气体之间的量的关系。硝酸与其他金属混合气体之间的量的关系。硝酸与其他金属(过量过量)反应的情况与此类似。反应的情况与此类似。将将32.64 g铜与铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解产生的铜完全溶解产生的NO和和NO2混合气体在标准状况下混合气体在标准状况下的体积为的体积为11.2 L。请回答：。请回答：(1)NO的体积为的体积为_ L，NO2的体积为的体积为_ L。(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a molL1的的NaOH溶液，恰好使溶液中的溶液，恰好使溶液中的Cu2全部转全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为_ molL1。(3)欲使铜和硝酸产生的气体收集于一侧置于水槽的容欲使铜和硝酸产生的气体收集于一侧置于水槽的容器中，当通入标准状况下器中，当通入标准状况下O2 _ L时，使水充满时，使水充满容器。容器。【思路点拨思路点拨】解答此类型题，必须注意以下解答此类型题，必须注意以下两点：两点：(1)HNO3起氧化性和酸性两个作用。起氧化性和酸性两个作用。(2)电子守恒：电子守恒：Cu失电子与失电子与N原子得电子守恒，原子得电子守恒，Cu失电子与失电子与O2中中O原子得电子守恒。原子得电子守恒。【答案答案】(1)5.85.4(2)(aV1030.5)/0.14(3)5.7【易误警示易误警示】硝酸和金属反应时，随着反应硝酸和金属反应时，随着反应情况不同，产物不同，有时甚至出现多种产物情况不同，产物不同，有时甚至出现多种产物混合现象混合现象(如如NO、NO2混合，混合，Fe2、Fe3混混合等合等)，如果采用一般解题方法，依据化学方，如果采用一般解题方法，依据化学方程式分步计算，计算步骤十分繁琐，甚至使简程式分步计算，计算步骤十分繁琐，甚至使简单问题复杂化。解题时一般采用守恒方法，可单问题复杂化。解题时一般采用守恒方法，可以使问题得到简化。以使问题得到简化。变式训练变式训练2(2011年郑州高一检测年郑州高一检测)有某硫酸有某硫酸和硝酸的混合溶液和硝酸的混合溶液20 mL，其中含有硫酸的浓，其中含有硫酸的浓度为度为2 molL1，含有硝酸的浓度为，含有硝酸的浓度为1 molL1，现向其中加入现向其中加入0.96 g铜粉，充分反应后铜粉，充分反应后(假设只假设只生成生成NO气体气体)，最多可收集到标准状况下的气，最多可收集到标准状况下的气体的体积为体的体积为()A89.6 mL B112 mLC168 mL D224 mL探究整合应用探究整合应用铜与硝酸反应的实验探究铜与硝酸反应的实验探究某兴趣小组设计出如图所示装置来改进某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教材中教材中“铜与硝酸反应铜与硝酸反应”的实验，以探究化的实验，以探究化学实验的绿色化。学实验的绿色化。(1)实验前，关闭活塞实验前，关闭活塞b，试管，试管d中加水至浸没长中加水至浸没长导管口，塞紧试管导管口，塞紧试管c和和d的胶塞，加热的胶塞，加热c。其目的。其目的是是_。(2)在在d中加适量中加适量NaOH溶液，溶液，c中放一小块铜片，中放一小块铜片，由分液漏斗由分液漏斗a向向c中加入中加入2 mL浓硝酸。浓硝酸。c中反应中反应的化学方程式是的化学方程式是_。再由再由a向向c中加中加2 mL蒸馏水，蒸馏水，c中的实验现象是中的实验现象是_。(3)下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是化学理念的最佳方案是_，理由，理由是是_。(4)该小组还用上述装置进行实验证明氧化性该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4Cl2Br2。操作步骤为。操作步骤为_，实验现象为实验现象为_；但此实验的不足之处是但此实验的不足之处是_。方案方案反应物反应物甲甲Cu、浓、浓HNO3乙乙Cu、稀、稀HNO3丙丙Cu、O2、稀、稀HNO3【解析解析】(1)联想有气体参与或生成的反应联想有气体参与或生成的反应首先需检查装置的气密性，特别是题目中的首先需检查装置的气密性，特别是题目中的“加热加热c”的暗示信息，更易想到其目的是检的暗示信息，更易想到其目的是检查装置的气密性。查装置的气密性。(2)Cu与浓与浓HNO3反应生成反应生成NO2，随着硝酸的，随着硝酸的浓度越来越小，反应速率变慢，生成的浓度越来越小，反应速率变慢，生成的NO2量量逐渐减少，其颜色也越来越浅。逐渐减少，其颜色也越来越浅。【答案答案】(1)检查装置气密性检查装置气密性(2)Cu4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)22NO22H2O反应变缓，气体颜色变淡反应变缓，气体颜色变淡(3)丙丙耗酸量少，无污染耗酸量少，无污染(4)向向d中加入中加入KBr(NaBr)等溶液，等溶液，c中加入固中加入固体体KMnO4，由，由a向向c中加入浓盐酸中加入浓盐酸c中有黄中有黄绿色气体产生，绿色气体产生，d中溶液变为棕黄色中溶液变为棕黄色没有尾没有尾气处理装置气处理装置