高中化学 3.2.3硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响学案 鲁科版必修1.doc

第3课时硝酸人类活动对氮循环和环境的影响1.硝酸的“四性”：强酸性、强氧化性、不稳定性、易挥发性。2“二标志”：(1)硝酸起酸性标志生成硝酸盐；(2)硝酸氧化性标志氮元素化合价降低、“钝化”现象。3硝酸还原产物“二规律”：(1)稀硝酸还原产物为no；(2)浓硝酸还原产物为no2。4氮循环中“四大”环境问题：酸雨、光化学烟雾、水体富营养化、温室效应。5“五个”化学方程式：3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2ocu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2oc4hno3(浓)co24no22h2o3fe(足量)8hno3(稀)=3fe(no3)22no4h2o4hno3光或,4no2o22h2o对应学生用书p621常见的“三大”强酸指的是什么？提示：盐酸、硫酸、硝酸。2酸具有哪些通性？提示：(1)使酸碱指示剂变色(如紫色石蕊变红)。(2)与活泼金属(h前面)发生置换反应。(3)与碱性氧化物(cao、na2o)反应，生成盐和水。(4)与碱发生中和反应。(5)与盐发生复分解反应。硝酸新知探究探究1物理性质颜色气味状态挥发性无色刺激性气味液态易挥发探究2化学性质(1)实验探究实验实验现象结论()试管内产生红棕色气体，浓硝酸呈黄色，集气瓶中收集到无色气体浓硝酸受热或见光易分解，具有不稳定性，分解产生no2()铜片逐渐溶解；铜片表面快速产生气泡；液面上空呈红棕色气体；溶液由无色变为蓝色铜与浓硝酸剧烈反应，生成no2和cu2()铜片逐渐溶解；铜片表面缓慢产生气泡；反应开始液面上空出现红棕色气体，后期出现无色气体；溶液由无色变为蓝色铜与稀硝酸缓慢反应，生成no和cu2将实验中铜片改为铁片或铝片无现象铁、铝遇浓硝酸发生“钝化”(2)归纳整合酸的通性：a硝酸是强酸，其电离方程式为：hno3=hno。b具有酸的通性：能使酸碱指示剂发生颜色变化，能与金属、碱性氧化物、碱、盐发生反应。不稳定性：见光或受热分解的化学方程式：4hno3(浓)4no2o22h2o。强氧化性：cu稀硝酸3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o浓硝酸cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2ofe、alcc4hno3(浓)co24no22h2o 必记结论(1)纯硝酸为无色液体，由于hno3分解产生的no2又溶于其中，浓硝酸一般呈黄色；质量分数为95%以上的硝酸为发烟硝酸。(2)硝酸具有强氧化性，除pt、au之外，硝酸几乎能与所有金属反应，硝酸与金属反应不产生h2。(3)常温下，fe、al遇浓硝酸钝化是在金属表面形成一层致密的氧化膜，阻止反应进一步进行，并非不反应。(4)硝酸与金属反应一般显酸性和氧化性；与非金属反应一般显示氧化性。(5)用棕色细口玻璃瓶保存硝酸，不能用橡胶塞，原因是硝酸腐蚀橡胶。成功体验1将浓hno3与下列“物质(或方法)”的“反应情况”和“表现性质”用短线连接。解析：浓hno3具有酸性能使指示剂变色，并能氧化指示剂。浓hno3具有强氧化性，常温下使fe、al钝化，与cu反应生成cu(no3)2，与非金属c加热生成co2气体，但不能与pt、au反应。在加热或见光时易分解。答案：c，d、b、，fa，e人类活动对氮循环和环境的影响新知探究探究1含氮物质的来源及其危害(1)ph5.6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，主要原因是大量含硫化石燃料的燃烧造成的。(2)“赤潮”和“水华”均是水体富营养化造成污染的结果。探究2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数量。(2)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。成功体验2(好题共享选自苏教版教材p106t4)选用下列物质填空(填序号)：二氧化碳二氧化硫氮氧化物氟氯烃(1)会破坏臭氧层的物质是_。(2)过量会导致温室效应加剧的物质是_。(3)造成酸雨的物质是_。(4)导致光化学烟雾的物质是_。答案：(1)(2)(3)(4)对应学生用书p64铜与浓、稀硝酸反应的实验探究鲁科版教材实验设计苏教版教材实验设计人教版教材实验设计实验原理cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o3cu8hno3(稀)=3cu(no3)22no4h2o设计该实验时，需要注意以下几个方面：1.进行对照实验，对比cu与浓、稀硝酸反应的现象2.控制反应的快慢，即控制有毒气体的产量。3.防止污染空气，注意实验安全。实验装置p80图3213安全提示：在通风条件下进行实验p100图415实验药品铜片、15 moll1浓硝酸、4 moll1稀硝酸、naoh溶液铜片、浓硝酸、蒸馏水实验步骤在两支试管中各放入一小块铜片；分别加入少量稀硝酸(4 moll1)和浓硝酸(15 moll1)；立即用蘸有naoh溶液的棉花封住试管口。将铜片置于具支试管的底部；通过分液漏斗加入2 ml浓硝酸；将产生的气体通入倒置于水槽里充满水的集气瓶中；从分液漏斗向试管中加入5 ml水，稀释硝酸，继续收集产生的气体。现象或结论铜与浓硝酸剧烈反应生成红棕色no2和cu(no3)2；铜与稀硝酸缓慢反应生成无色no和cu(no3)2创新发掘1.实验中蘸有naoh溶液棉花的作用？分析：防止no、no2逸入空气，造成污染。2.两组实验同时进行的目的是什么？分析：进行对照，比较反应的快慢、产生气体的颜色等。3.实验中多余的no、no2能否对环境造成污染？分析：多余的no、no2不能被naoh吸收，能污染空气。1.分液漏斗的作用是什么？分析：(1)向试管加入试剂；(2)控制反应物加入的量，控制反应的进行。2.实验中产生的气体能否对环境造成污染？分析：气体全部收集，不会对环境造成污染。3.怎样验证集气瓶中气体的成分？分析：用导管接入盛放o2的集气瓶，无色气体变红棕色。个性评点元素化合物的性质实验要注意：实验装置要简单、易操作，如鲁科版用棉花团吸收尾气；要注意防污染；要注意节省药品，如苏教版用水吸释浓硝酸；对照实验要同时进行，现象才更明显，如鲁科版铜与浓、稀硝酸反应同时进行。(北京高考)某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将no氧化成no2，而稀硝酸不能氧化no。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3 mol/l稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。已知：氢氧化钠溶液不与no反应，能与no2反应。2no22naoh=nano3nano2h2o(1)实验应避免有害气体排放到空气中。装置、中盛放的药品依次是_。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后_。(3)装置中发生反应的化学方程式是_。(4)装置的作用_，发生反应的化学方程式是_。(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是_。(6)实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确，这些方案中可行的是(选填序号字母)_。a加热该绿色溶液，观察颜色变化b加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化解析：(1)根据装置特点和实验目的，装置收集no，装置中盛放naoh溶液吸收no2，因为要验证稀硝酸不能氧化no，所以装置中应该盛放稀硝酸。(2)由于装置中残存的空气能氧化no而对实验产生干扰，所以滴加浓硝酸之前需要通入一段时间co2赶走装置中的空气，同时也需将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的no气体逸出。(3)cu与浓hno3反应生成cu(no3)2、no2、h2o：cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o。(4)装置中盛放蒸馏水，使no2与h2o反应生成no：3no2h2o=2hno3no。(5)no通过稀hno3溶液后，若无红棕色no2产生，说明稀hno3不能氧化no，所以盛放稀hno3装置的液面上方没有颜色变化即可说明之。装置中盛放的是浓hno3，若浓hno3能氧化no则装置液面的上方会产生红棕色气体。(6)要证明是cu(no3)2浓度过高或是溶解了no2导致装置中溶液呈绿色，可设计将溶解的no2赶走(a、c方案)再观察颜色变化，也可在cu(no3)2浓溶液中通入no2进行比较观察反应后的颜色变化(d方案)，确定是否是因溶有no2引起的。方案b中由于cu(no3)2和溶解在其中的no2浓度均可发生变化，无法确定是哪一种因素引起的。答案：(1)3 moll1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)通入co2一段时间，关闭弹簧夹，将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内(3)cu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o(4)将no2转化为no3no2h2o=2hno3no(5)装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上方气体由无色变为红棕色(6)acd对应学生用书p65考查硝酸的强氧化性1.硝酸与金属的反应硝酸与金属反应无h2生成，通常情况下，浓硝酸与金属反应生成的主要是no2，稀hno3与金属反应生成的主要是no。(1)硝酸与铜的反应：cu与浓hno3反应的现象：反应剧烈，生成红棕色气体，溶液变蓝。cu与稀hno3反应的现象：反应较缓慢，放出无色气体，遇空气后立即变为红棕色，溶液变蓝。(2)硝酸与fe、al的反应：fe、al等金属在常温下遇浓硝酸发生钝化现象。钝化有新物质生成，是化学变化。稀硝酸与铁的反应：反应物量的关系hno3过量fe过量恰好反应产物fe(no3)3fe(no3)2fe(no3)3或fe(no3)2或二者的混合物2浓硝酸与非金属的反应(1)可将c、s、p等非金属氧化成最高价氧化物或含氧酸。如s6hno3(浓)h2so46no22h2o。(2)一般只有浓hno3在加热时才与非金属反应。3硝酸与具有还原性化合物的反应硝酸可氧化具有还原性的化合物，如i、br、so2、fe2、s2、so等。特别提醒(1)no只有在酸性条件下才有强氧化性，在中性或碱性条件下无强氧化性。(2)hno3与金属反应表现酸性和氧化性，与非金属反应时只表现氧化性。(3)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是no2和no的混合物，最终溶液中仍有no。例1有关硝酸化学性质的叙述中，正确的是()a硝酸能与na2co3、na2s、na2so3等盐反应，产生co2、h2s和so2b硝酸与feo反应生成fe(no3)2和水，与fe反应生成fe(no3)2和h2c浓硝酸、稀硝酸都只能使蓝色石蕊试纸变红d浓硝酸因分解放出的no2又溶解于硝酸而使之呈黄色解析hno3具有强氧化性，与na2s、na2so3反应生成na2so4，与feo反应生成fe(no3)3，与fe反应不产生h2，a、b不正确；浓硝酸使石蕊试纸先变红后退色，c不正确；hno3不稳定，分解生成的no2溶于浓硝酸中而使之呈黄色，d正确。答案d足量的铁粉与稀硝酸反应时，首先发生：fe4hno3=fe(no3)3no2h2o；其次发生：fe2fe(no3)3=3fe(no3)2。(1)写出足量fe粉与稀硝酸、足量稀硝酸和fe粉反应的化学方程式。(2)写出feo与稀硝酸反应的离子方程式。(3)1 l 1 moll1的稀硝酸氧化铁粉的最大量是多少g?解析：(3)据3fe(足量)8hno3(稀)=3fe(no3)22no4h2o进行计算。答案：(1)3fe(足量)8hno3(稀)=3fe(no3)22no4h2ofe(少量)4hno3(稀)=fe(no3)3no2h2o(2)3feo10hno=3fe3no5h2o(3)21 g考查硝酸与金属反应的计算1.硝酸与金属反应规律(1)反应通式：mhno3m(no3)n还原产物h2o(2)还原产物：浓hno3no2；稀hno3no(3)hno3的物质的量：起氧化作用的hno3转化为气体(no、no2)时，气体的物质的量等于被还原的酸的物质的量。起酸性作用的hno3转移到生成物中，可以根据金属阳离子的物质的量求出。没有参加反应的hno3，可根据溶液中h的物质的量求出。2常见反应浓硝酸与cu反应时，若cu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，浓硝酸变成稀硝酸，其还原产物将为no，最终应得到no2与no的混合气体，可利用守恒关系求解有关cu、hno3和混合气体的量，硝酸与其他金属(过量)反应的情况与此类似。3常用解题技巧(1)原子守恒：n(hno3)n(no)n(还原产物中氮原子)(2)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，n原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。(3)电荷守恒：mn和h所带正电荷总数等于no所带负电荷总数。特别提醒过量的金属与浓hno3反应后，若向溶液中滴入稀h2so4，引入的h与no能与剩余的金属继续反应。例29.7 g cu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2.24 l。将溶液稀释为1 l，测得溶液中的c(h)0.1 mol/l，此时溶液中no的浓度为()a0.3 moll1b0.4 moll1c0.2 moll1 d0.6 moll1解析n(no)0.1 mol，转移电子的物质的量为0.1 mol30.3 mol，因1 mol cu或zn与硝酸反应失去2 mol电子，可知：n(cuzn)0.3 mol20.15 mol，ncu(no3)2nzn(no3)20.15 mol，其中所含n(no)0.3 mol，溶液中c(hno3)c(h)0.1 moll1，其中含n(no)0.1 mol，溶液中no的总浓度为0.4 moll1。答案b(1)例2中参加反应的hno3的物质的量是多少？(2)若将产生的no氧化成hno3，需要标准状况下的o2多少l?解析：(1)n(hno3)还原n(气体)0.1 mol，n(hno3)未还原2ncu(no3)2nzn(no3)20.3 mol，参加反应的hno3的物质的量为0.4 mol。(2)据得失电子守恒可得关系式：4no3o2，则n(o2)n(no)0.075 mol，v(o2)22.4 lmol10.075 mol1.68 l。答案：(1)0.4 mol(2)1.68 l对应学生用书p66课堂双基落实1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金属与硝酸反应一定不产生氢气d可用铁或铝质容器盛装浓硝酸解析：选b硝酸是强氧化性酸，且浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，a正确；铜不论与浓硝酸还是与稀硝酸反应都不是置换反应，b不正确；因为硝酸是强氧化性酸，金属与硝酸反应均不产生氢气，c正确；铁或铝遇冷浓硝酸钝化，故可用铁或铝质容器盛装浓硝酸，d正确。2下列现象的产生与人为排放大气污染物氮氧化物无关的是()a