高中化学 第3章 第2节 硝酸人类活动对氮循环课件 鲁科版必修1.ppt

第3课时硝酸人类活动对氮循环和环境的影响 1 掌握硝酸的物理性质和化学性质 2 了解人类活动对氮循环的影响 知道酸雨 光化学烟雾和富营养化等环境问题 3 了解如何减少氮氧化物的排放 树立环境保护意识 一 硝酸1 物理性质 其中 的浓硝酸称为发烟硝酸 无 液 刺激性 易 95 以上 2 化学性质 1 酸的电离方程式为 2 不稳定性 不稳定性 浓硝酸受热或见光易分解 化学方程式为 保存方法 保存在 试剂瓶里 放置在 4hno3 4no2 o2 2h2o 受热或见光 棕色 阴凉处 3 强氧化性 用化学方程式表示 4hno3 浓 cu cu no3 2 2no2 2h2o 8hno3 稀 3cu 3cu no3 2 2no 4h2o 4hno3 浓 cco2 4no2 2h2o 二 人类活动对氮循环和环境的影响1 含氮物质的来源 1 的燃烧 2 植物体的焚烧 3 土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化 4 工业废水 生活污水 农田灌溉以及水产养殖所投入的饵料和肥料等 化石燃料 2 危害 1 氮氧化物与碳氢化合物发生反应产生 2 与水反应生成硝酸和亚硝酸 形成 3 工业废水和农业废水排放造成水体 3 减少人类活动对氮循环和环境影响的措施 1 控制进入大气 陆地和海洋的有害物质的数量 2 增强生态系统对有害物质的吸收能力 3 保护森林 植树绿化 以促进全球氮的良性循环 光化学烟雾 酸雨 富营养化 思考辨析 1 判断正误 1 常温下 浓硝酸可以使铁和铝发生钝化而不反应 分析 浓硝酸使铁和铝钝化的过程实际上就是浓硝酸的强氧化性将铁和铝的表面氧化形成了一层致密而坚固的氧化膜的过程 而此过程正是铁和铝与浓硝酸反应的过程 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 分析 汽车尾气中的氮氧化物与碳氢化合物能发生反应生成光化学烟雾 3 氮氧化合物也可以形成酸雨 分析 氮氧化合物也可与水反应产生硝酸或亚硝酸 从而形成酸雨 4 实验室中可以用锌与稀硝酸反应制取氢气 分析 硝酸具有强氧化性 与金属反应不产生氢气 2 问题思考 1 用两根玻璃棒分别蘸取浓硝酸和浓氨水 相互靠近时 会有什么现象 原因是什么 分析 会有白烟生成 因为浓硝酸和浓氨水均易挥发 当二者靠近时 挥发出的硝酸与氨化合生成nh4no3固体 看到的现象就是有白烟生成 2 纯净的浓硝酸应是无色的 而实验室中的浓硝酸却略带黄色 原因是什么 如何去除黄色呢 分析 浓硝酸常显黄色是因为hno3分解生成no2溶于hno3中 去掉黄色的方法是通入少量o2 空气 使其发生反应 4no2 o2 2h2o 4hno3 知识链接 发烟硝酸95 以上的浓硝酸 由于强烈的挥发性 不断地有气体从溶液中向外逸出 就像有烟冒出一样 故称为发烟硝酸 钝化钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态 而延缓金属的腐蚀速度的方法 即在金属表面生成一种非常薄的 致密的 覆盖性能良好的 牢固地吸附在金属表面上的氧化物薄膜 亚硝酸及亚硝酸盐亚硝酸 hno2 是一种无机弱酸 不稳定易分解 既具有氧化性 又具有还原性 亚硝酸盐对人体健康的损害不亚于农药 易诱发糖尿病 对肾脏造成的损害也十分严重 亚硝酸盐进入人体内易与蛋白质类物质结合 生成致癌性极强的亚硝胺类物质 硝酸的强氧化性硝酸无论浓稀均具有强氧化性 主要是由于硝酸中的 5价的氮元素具有很强的得电子能力 其主要表现为 能将大多数金属 除au pt之外 溶解 能与很多非金属反应以及与某些还原性化合物发生反应 1 浓硝酸 1 金属单质 浓硝酸与金属反应生成的气体主要是no2 与不活泼金属单质2hno3 浓 ag agno3 no2 h2o4hno3 浓 cu cu no3 2 2no2 2h2o 铁和铝常温下遇浓硝酸钝化 钝化是化学变化 2 非金属单质 浓硝酸在加热情况下能与非金属单质反应 本身被还原为no2 非金属单质一般被氧化成氧化物或酸 c 4hno3 浓 co2 4no2 2h2os 6hno3 浓 h2so4 6no2 2h2o 2 稀硝酸稀硝酸常温下与绝大多数金属单质反应生成的气体主要是no 但不产生氢气 1 稀硝酸与铜反应 8hno3 稀 3cu 3cu no3 2 2no 4h2o 2 稀硝酸与铁反应 知识备选 硝酸与某些还原性化合物的反应 学而后思 1 硝酸与铜反应时 硝酸体现了哪些性质 提示 硝酸体现了氧化性和酸性 硝酸被还原成氮的氧化物体现了氧化性 与金属结合成硝酸盐体现了硝酸的酸性 2 浓硝酸与稀硝酸哪个氧化性强 提示 浓硝酸氧化性强 一种物质氧化性的强弱取决于其得电子能力的强弱 与同一种还原剂 如铜 反应时 浓硝酸反应更剧烈 更容易得电子 氧化性更强 类型一硝酸性质 典例 在浓硝酸中放入铜片 1 开始反应的化学方程式为 实验现象为 2 若铜有剩余 则反应将要结束时的化学方程式为 3 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 久置的硝酸显黄色 铝制 铁制容器常温下可盛浓硝酸 铜片放入硝酸中 溶液变蓝 有气体产生 碳单质放入热的浓硝酸中产生大量的红棕色气体 浓硝酸敞口放置在空气中 质量会减少 解题指南 解答本题要注意以下2点 1 硝酸浓度改变时 反应产物亦会改变 2 熟练掌握硝酸的性质即不稳定性 挥发性 强氧化性等 解析 1 在浓硝酸中放入铜片 开始时的反应为 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 2 铜跟浓硝酸反应时 硝酸浓度不断减小 故最后阶段发生的反应为3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 3 久置的硝酸显黄色表现了硝酸的不稳定性 铝制 铁制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 铜与硝酸的反应体现了硝酸的强氧化性和酸性 碳单质与硝酸的反应主要体现了硝酸的强氧化性 浓硝酸敞口放置质量减少主要体现了硝酸的易挥发性 答案 1 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o铜片逐渐溶解 溶液逐渐变蓝色 有红棕色气体产生 2 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 3 不稳定性 强氧化性 酸性 强氧化性 强氧化性 易挥发性 名师点评 讲解本题要注意以下3点 1 hno3的强氧化性是教学的重点和难点 2 讲清如何正确把握题中的有效信息 3 巩固对硝酸化学性质的掌握 包括硝酸的不稳定性 强氧化性 酸性等 重点是硝酸的强氧化性 互动探究 在上题第 2 问中 待反应停止后 再加入适量的稀硫酸 又会观察到怎样的现象 为什么 提示 铜又开始溶解 同时有气体产生 反应停止后 反应体系中有cu cu2 加入稀硫酸后 h2so4电离出h 在酸性条件下具有强氧化性 故铜又溶解 同时有气体产生 变式备选 某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的是no气体 设计了如下实验 装置如图所示 1 将a中分液漏斗的活塞打开 2 将装置b中铜丝插入稀硝酸 并微热 3 将f内的空气推入e中 回答下列问题 1 设计装置a的目的是 为达此目的应进行的操作是 a中反应的化学方程式是 2 之后 观察到装置b中的现象是 b中反应的离子方程式是 3 装置e和f的作用是 为实现此目的 操作方法是 4 d装置的作用是 解析 首先利用a装置中产生的co2将整套装置中的空气赶出创造无氧环境 然后铜与稀硝酸反应产生no 利用e f装置进行探究 c装置作用在于验证装置中空气是否已排净 d装置进行尾气吸收 整套装置设计合理 验证效果好 答案 1 利用生成的co2将整套装置内的空气赶尽 以排除对cu与稀硝酸反应生成的气体产物观察的干扰打开k 当装置c中产生白色沉淀时 关闭kcaco3 2hno3 ca no3 2 co2 h2o 2 铜丝上产生气泡 稀硝酸液面上气体仍为无色 溶液变为蓝色3cu 8h 3cu2 2no 4h2o 3 验证无色气体为no将注射器f中的空气推入e中 4 吸收no2等尾气 防止污染大气 类型二硝酸反应的有关计算 典例 2013 宁德高一检测 9 7gcu和zn的合金与足量的稀硝酸反应 还原产物只有no气体 其体积在标准状况下为2 24l 将溶液稀释为1l 测得溶液的c h 0 1mol l 1 此时溶液中的浓度为 a 0 3mol l 1b 0 4mol l 1c 0 2mol l 1d 0 6mol l 1 解题指南 解答本题应注意以下2点 1 弄清溶液中的来源 2 可用守恒法解题 解析 选b n no 0 1mol 转移电子的物质的量为0 1mol 3 0 3mol n cu zn 0 3mol 2 0 15mol n cu no3 2 n zn no3 2 0 15mol 其中所含n 0 3mol 溶液的c hno3 c h 0 1mol l 1 其中含n 0 1mol 溶液中的总浓度为0 4mol l 1 名师点评 讲解本题要注意以下2点 1 硝酸与金属反应的有关计算比较典型 应在掌握硝酸性质的基础上让学生熟练掌握 2 守恒法在化学计算中的应用较难掌握 应详细讲解 互动探究 1 题中参加反应的hno3的物质的量是多少 提示 n hno3 还原 n 气体 0 1mol n hno3 未还原 2 n cu no3 2 n zn no3 2 0 3mol 参加反应的hno3的物质的量为0 4mol 2 若题干中 该合金与浓硝酸反应后 还原产物只有no2 且在标准状况下体积为2 24l 此时c 又为多少 提示 若气体为no2 则转移电子的物质的量为0 1mol 1 0 1mol n cu zn 0 05mol 的总浓度为 0 05 2 0 1 mol 1l 0 2mol l 1 变式训练 物质的量之比为2 5的锌与稀硝酸反应 若硝酸被还原的产物为n2o 反应结束后锌没有剩余 则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是 a 1 4b 1 5c 2 3d 2 5 解析 选a 设2molzn参与反应 因zn无剩余 则最终生成了2molzn no3 2 显然含有4mol 这部分是没有参与氧化还原反应的hno3 根据得失电子守恒有 2 n zn n hno3 4 则n hno3 1mol 即有1molhno3被还原 变式备选 1 92gcu投入到一定量的浓硝酸中 cu完全溶解 生成气体颜色越来越浅 共收集到标准状况下672ml气体 将盛有此气体的容器倒扣在水槽中 通入标准状况下一定体积的o2 恰好使气体完全溶于水 则通入o2的体积为 a 504mlb 336mlc 224mld 168ml 解析 选b 反应本质为cu cu2 nox o2 h2ohno3即cu失电子数等于o2得电子数 则有 v o2 1 实验室不需要用棕色试剂瓶保存的试剂是 a 浓硝酸b 硝酸银c 氯水d 氨水 解析 选d 由于浓硝酸 硝酸银 氯水见光均易分解 所以三者均须用棕色试剂瓶盛放 答案选d 2 下列对于硝酸的认识 正确的是 a 露置于空气中 溶液浓度会增大b 铜与硝酸的反应属于置换反应c 硝酸可氧化fe2 d 铁或铝与浓硝酸不反应 解析 选c 硝酸易挥发 露置于空气中 溶液浓度会减小 铜与硝酸的反应无单质生成 不属于置换反应 硝酸具有强氧化性可氧化fe2 铁或铝遇浓硝酸钝化 不是不反应 3 2013 菏泽高一检测 一定量的cu和1mol l 1的稀硝酸反应 如果的浓度下降0 2mol l 1 则溶液中c h 同时下降 假定反应前后溶液体积不变 a 0 2mol l 1b 0 4mol l 1c 0 6mol l 1d 0 8mol l 1 解析 选d 由cu与稀硝酸反应的离子方程式 3cu 8h 3cu2 2no 4h2o可知 当浓度下降0 2mol l 1时 c h 下降0 8mol l 1 4 若将12 8g铜跟一定量的浓硝酸反应 铜消耗完时 共产生气体5 6l 标准状况 则所消耗的硝酸的物质的量是 a 0 4molb 0 65molc 0 2mold 0 25mol 解析 选b n hno3 还原 n 气体 5 6l 22 4l mol 1 0 25mol n hno3 未还原 2n cu no3 2 2 12 8g 64g mol 1 0 4mol 参加反应的hno3的物质的量为0 65mol 5 2013 广州高一检测 将黑色固体单质甲加热至红热 投入到黄色的溶液乙中 剧烈反应产生混合气体a a在常温下不与空气反应 根据下列变化填空 1 甲是 乙是 丙是 2 混合气体a的主要成分是 3 丙与溶液c反应的化学方程式是 4 若将32 0g丙跟一定量的c的浓溶液反应 丙消耗完时 共产生13 44l 标准状况 气体 则所消耗c的物质的量为 解析 由反应 可推测单质丙为单质铜 则溶液c为稀硝酸 进一步结合反应 以及黑色固体单质甲加热至红热 投入到黄色的溶液乙中 剧烈反应产生混合气体a 得知a为co2与no2的混合气体 b为no 甲为c 乙为浓硝酸 4 n cu 0 5mol n 气体 0 6mol 利用氮元素守恒 消耗硝酸的物质的量为 n hno3 2n cu n 气体 2 0 5mol 0 6mol 1 6mol 答案 1 c浓硝酸cu 2 co2与no2 3 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 4 1 6mol 木炭与浓硝酸反应的实验探究如图所示是进行木炭与浓硝酸反应 并检验生成的气体的实验装置 它具有无污染 现象明显的特点 1 请思考 实验中具支试管a内有什么现象 写出有关反应的化学方程式 提示 木炭保持红热状态 试管内有红棕色气体生成 c 4hno3 浓 4no2 co2 2h2o 2 请思考 试管b内的澄清石灰水会出现什么现象 水湿棉花处发生什么反应