2019-2020学年新教材高中化学 3.3 第三课时 硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响课件

第3节氮的循环第三课时硝酸的性质人类活动对氮循环和环境的影响[新教材内容有哪些][新课程标准是什么]1.了解硝酸的主要性质。2.认识硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。3.能有意识运用所学的知识或寻求相关证据参与社会性议题(如雾霾防治、水体保护等)的讨论。[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1.硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等，也是实验室中重要的化学试剂。如图是某品牌硝酸的商标说明的一部分。(1)性状描述中提到硝酸易分解，请写出硝酸分解的化学方程式：____________________________________。(2)纯净的硝酸应为无色透明液体，为什么说明中关于性状的描述为“无色或淡黄色透明液体”：_________________。(3)根据性状描述，实验室中应如何存放硝酸：___________。提示：(1)4HNO3===========受热或光照4NO2↑＋O2↑＋2H2O(2)硝酸分解产生的NO2溶于硝酸使其呈淡黄色(3)保存在棕色试剂瓶中，放置在阴凉处2．硝酸是一种强酸，具有酸的通性，能与碱发生中和反应，与碱性氧化物、某些盐发生复分解反应。硝酸又是一种强氧化性酸，与金属反应不生成氢气。(1)写出硝酸与NaOH溶液、Na2O、Na2CO3反应的化学方程式：__________________、______________________、__________________________________________。(2)完成下面实验。①铜片与浓(稀)硝酸的反应实验现象解释或离子方程式②铁片与浓(稀)硝酸的反应实验现象解释或离子方程式(3)冷的浓硝酸可以用铁质或铝质容器盛放，原因是____________________________________。提示：(1)HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O2HNO3＋Na2O===2NaNO3＋H2O2HNO3＋Na2CO3===2NaNO3＋CO2↑＋H2O(2)①有气泡产生，反应剧烈，气体呈红棕色，溶液变绿色有气泡产生，反应较缓慢，气体无色，在试管上部气体变红棕色，溶液变蓝色Cu＋4H＋＋2NO－3===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O②无明显现象有气泡产生，反应较快，气体无色，在试管上部变红棕色，溶液变棕黄色钝化Fe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O(3)常温下，浓硝酸可以使铁、铝因表面形成致密的氧化膜而钝化，保护内部的金属不再与酸反应3．人类的固氮活动使活化氮的量大大增加，这一趋势虽然有助于农产品产量的提高，但也会给全球生态环境带来压力。(1)自然界中活化氮的主要形态有____________。(2)以NO、NO2为主的氮氧化物是形成_______________的一个重要原因。当进入水体的氮元素的含量增大时，会造成水体的________，导致藻类疯长。(3)减少人类活动对氮循环和环境的影响，主要应该采取的措施有___________________________________________。提示：(1)NH＋4、NO－3(2)光化学烟雾、雾霾及酸雨富营养化(3)一方面应控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量，另一方面应增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力[落实新知能]1．硝酸(1)物理性质纯净的硝酸为无色、有刺激性气味的液体，熔点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数为95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。(2)化学性质①酸性：属于强酸，具有酸的通性。a．使指示剂变色：稀硝酸能够使紫色石蕊溶液变红；浓硝酸能够使紫色石蕊溶液先变红后褪色。b．与碱(NaOH)发生中和反应：HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2O。c．与碱性氧化物(CuO)反应：2HNO3＋CuO===Cu(NO3)2＋H2O。d．与盐(CaCO3)发生复分解反应：CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O。②不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为4HNO3===========受热或光照4NO2↑＋O2↑＋2H2O。硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黄色。[注意]硝酸应保存在棕色试剂瓶里，放置在阴凉处。③强氧化性：2．人类活动对氮循环和环境的影响(1)活化氮的量大大增加的原因化石燃料的消耗量急剧增加、化学合成氮肥的量迅速上升、豆科植物的栽种面积陆续扩大，人类的固氮活动导致活化氮的量大大增加。(2)含氮物质的主要来源①大气中的氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧、植物体的焚烧、农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。②水体中的氮元素主要来源于工业废水、生活污水、农田灌溉以及水产养殖所投入的肥料和饵料等。(3)含氮物质对环境的影响①氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成光化学烟雾。②氮氧化物是雾霾的主要成分之一。③氮氧化物与降水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的组成成分。④进入水体中的氮元素的含量增大时，会造成水体富营养化，导致藻类疯长。(4)减少人类活动对氮循环和环境的影响的措施①控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量。②增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力。3．常见环境污染及危害温室效应臭氧层空洞光化学烟雾酸雨主要是由大气中CO2含量的不断增加造成的，会使全球气候变暖主要是由氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的，使地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的，危害人体健康，影响植物生长形成原因主要是由SO2和氮氧化物溶于水造成的，能使土壤酸化，腐蚀建筑物等空气中直径小于等于2.5微米的颗粒物，其表面积大，活性强，易吸附有毒有害物质，且在大气中停留时间长，因而严重影响人体健康和大气的环境质量PM2.5含汞的工业废水引起的水体污染，可使鱼类中毒，人食用中毒后的鱼会造成人体汞中毒水俣病形成原因是含氮、磷工业废水、农业废水和生活污水的任意排放，会使藻类过度繁殖，鱼类死亡，水质恶化。若发生在淡水中称为“水华”，发生在海水中称为“赤潮”赤潮和水华形成原因是塑料制品的大量使用、随意丢弃，会破坏土壤结构和生态环境白色污染[演练新学考]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)常温下，浓硝酸可以使铁和铝发生钝化而不反应()(2)汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物是产生光化学烟雾的元凶()(3)氮氧化合物也可以形成酸雨()(4)实验室中可以用锌与稀硝酸反应制取氢气()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×2．下列环境问题与所对应的物质无关的是()A．酸雨——SO2B．室内空气污染——N2C．温室效应——CO2D．臭氧层破坏——氟氯烃解析：N2是空气的主要成分之一，不是污染物。答案：B3．(2019·北京合格考)常温下，下列溶液可用铁质容器盛装的是()A．稀硝酸B．稀硫酸C．浓硝酸D．浓盐酸解析：常温下，浓硝酸能够使铁、铝钝化，可用铁质容器盛装浓硝酸。答案：C4．下列对于硝酸的认识不正确的是()A．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C．硝酸可氧化Fe2＋D．可用铁或铝制品盛装浓硝酸解析：浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性，能氧化具有还原性的Fe2＋，能与除Pt、Au、Ti以外的大多数金属反应，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装浓硝酸。答案：B5．浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入少量稀盐酸时，溶液的颜色变化应该是()A．颜色变浅B．变为红色C．没有改变D．变为黄色解析：Fe(NO3)2溶液中存在着具有还原性的Fe2＋，同时有大量的NO－3。当加入稀盐酸时，溶液中相当于存在着具有强氧化性的稀硝酸，于是将Fe2＋氧化成Fe3＋。原Fe2＋溶液为浅绿色，反应后将变为黄色的Fe3＋溶液。答案：D6．对于反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。下列有关说法中不正确的是()A．HNO3在反应中既表现出氧化性也表现出酸性B．每生成22.4LNO(标准状况)有3mol电子转移C．HNO3做氧化剂，铜做还原剂，3molCu还原8mol的HNO3D．HNO3做氧化剂，铜做还原剂，3molCu还原2mol的HNO3解析：通过分析化合价可知，硝酸有一部分被还原为NO，表现氧化性，有一部分生成了Cu(NO3)2，表现酸性，A正确；通过分析化合价HNO3→NO(＋5→＋2)可知每生成1molNO有3mol电子转移，B正确；通过分析化合价可知虽然参与反应的铜与硝酸的物质的量之比为3∶8，但是硝酸分为两部分参加反应，被还原的硝酸与表现酸性的硝酸物质的量之比为2∶6，因此铜做还原剂，3molCu还原2mol的HNO3，C错误、D正确。答案：C7．某同学记录了有关硝酸的事实，这些事实分别表现了硝酸的哪些性质？请填在后面的括号中。(1)久置的硝酸显黄色()(2)铝质、铁质容器常温下可盛浓硝酸()(3)铜片放入硝酸中，溶液变蓝，有气体产生()(4)碳单质放入热的浓硝酸中产生大量的红棕色气体()(5)浓硝酸敞口放置在空气中，质量会减少()解析：(1)久置硝酸显黄色表现了硝酸的不稳定性。(2)铝质、铁质容器常温下盛放浓硝酸主要是由于硝酸具有强氧化性，使铁、铝钝化，体现了硝酸的强氧化性。(3)铜与硝酸的反应体现了硝酸的强氧化性和酸性。(4)碳单质与硝酸的反应主要体现了硝酸的强氧化性。(5)浓硝酸敞口放置质量减少主要体现了硝酸的挥发性。答案：(1)不稳定性(2)强氧化性(3)酸性、强氧化性(4)强氧化性(5)易挥发性8．硝酸是一种重要的工业原料。(1)实验室中通常保存在棕色试剂瓶中，原因是______________________________________(用化学方程式表示)。(2)储运浓硝酸时通常用铁罐或铝罐，原因是__________。(3)硝酸是一种易挥发性的酸，用蘸浓硝酸和蘸浓氨水的玻璃棒靠近会产生大量白烟，白烟的成分是________________。(4)工业上通常用氨催化氧化法制硝酸，写出氨催化氧化的化学方程式：_____________________________________，硝酸工厂尾气的主要危害是____________。解析：(1)硝酸见光易分解，需避光保存。(2)铁、铝遇浓硝酸钝化，可用铁、铝罐盛装。(3)硝酸蒸气与氨气反应生成的白烟是硝酸铵。(4)硝酸工厂尾气中的氮氧化物会引起酸雨。答案：(1)4HNO3(浓)=========光照或受热4NO2↑＋O2↑＋2H2O(2)铁、铝遇浓硝酸钝化(3)NH4NO3(4)4NH3＋5O2=====高温催化剂4NO＋6H2O形成酸雨[难度增一点][典例]将7.68g铜与50mL一定浓度的硝酸恰好完全反应，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为4.48L。请回答：(1)NO的体积为_______L，NO2的体积为_______L。(2)被还原的硝酸的物质的量是________mol。(3)硝酸的物质的量浓度是________mol·L－1。(4)欲使铜和硝酸产生的气体收集于一倒置于水槽的容器中，当充入标准状况下O2________L时，使水充满容器。[解析]n(Cu)＝7.68g64g·mol－1＝0.12mol，n(NO)＋n(NO2)＝4.48L22.4L·mol－1＝0.2mol。(1)解法一：设n(NO2)＝xmol，则n(NO)＝(0.2－x)mol，Cu―――→浓HNO32NO2↑3Cu―――→稀HNO32NO↑x2molxmol32(0.2－x)mol(0.2－x)mol得x2＋32(0.2－x)＝0.12，解得x＝0.18，则V(NO2)＝0.18mol×22.4L·mol－1＝4.032L，V(NO)＝(0.2－0.18)mol×22.4L·mol－1＝0.448L。解法二：Cu～Cu2＋～2e－0.12mol0.24molHNO3～NO2～e－n(NO2)n(NO2)HNO3～NO～3e－n(NO)3n(NO)由得失电子守恒得：n(NO