学高中化学 3.2.3 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响（精讲优练课型）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 一 硝酸1 物理性质 其中质量分数为 以上的浓硝酸称为发烟硝酸 无 液 刺激性 易 95 微点拨 发烟硝酸形成的其实不是 烟 而是 雾 即挥发出来的hno3分子与空气中水分子结合成的小液滴 2 化学性质 1 酸的通性 硝酸在水溶液中可以电离出h 具有酸的通性 电离方程式 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 放置在阴凉处 4hno34no2 o2 2h2o 棕色 hno3 h 3 强氧化性 与金属的反应a 钝化 常温下 浓硝酸可以使铁 铝的表面形成一层致密而坚固的氧化膜 阻止浓硝酸继续与铁 铝发生反应 微点拨 金属的 钝化 属于化学变化 b 与铜的反应 蓝 无 红棕 蓝 红棕 8hno3 稀 3cu 3cu no3 2 2no 4h2o 4hno3 浓 cu cu no3 2 2no2 2h2o 8h 2 3cu 3cu2 2no 4h2o 4h 2 cu cu2 2no2 2h2o 与非金属 如碳 的反应 化学方程式 3 用途 硝酸是一种重要的化工原料 可用于制造炸药 染料等 也是实验室里重要的化学试剂 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 农田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 氮氧化物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 如保护森林 植树造林等 光化学烟雾 酸雨 富营养化 自我小测 1 思考辨析 1 铜片加入稀硝酸后有h2生成 分析 铜与稀硝酸反应不生成h2 应生成no 2 向浓硝酸中滴加紫色石蕊溶液 溶液变红色 分析 浓硝酸有强氧化性 可使石蕊溶液褪色 3 浓硝酸常呈黄色 说明浓硝酸不稳定 分析 浓硝酸见光易分解 生成的no2溶于硝酸中使溶液呈黄色 4 硝酸可以与金属反应但不能与非金属反应 分析 硝酸既可以与金属反应也可以与碳等非金属反应 2 对于硝酸的物理性质 下列叙述中不正确的是 a 可以与水以任意比例互溶b 不易挥发c 有刺激性气味d 质量分数在95 以上的硝酸为发烟硝酸 解析 选b 硝酸是一种易挥发的液体 3 lk必修1 p83改编 可以不用棕色瓶保存的试剂是 a 浓盐酸b 氯水c 浓硝酸d 氨水 解析 选a 见光易分解的物质常放入棕色瓶中保存 4 下列块状金属在常温时 能全部溶于足量浓硝酸的是 a aub cuc fed al 解析 选b 金与浓硝酸不反应 常温下 铝 铁在浓硝酸中会发生钝化 因而不能溶于浓硝酸 5 下列反应中 硝酸既表现了氧化性又表现了酸性的是 a c 浓硝酸b cu 稀硝酸c cuo 浓硝酸d naoh hno3 解析 选b 浓硝酸与c反应只表现氧化性 与cuo naoh反应只表现酸性 稀硝酸与cu反应生成no表现氧化性 生成cu no3 2表现酸性 一 硝酸的强氧化性思考探究 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o c 4hno3 浓 co2 4no2 2h2o 分析上述化学方程式 思考下列问题 1 上述两个反应是否属于氧化还原反应 2 在反应 中 硝酸表现出哪些性质 在反应 中呢 归纳总结 硝酸强氧化性的表现1 硝酸与金属的反应 通常浓硝酸与金属反应生成的气体主要是no2 稀硝酸与金属反应生成的气体主要是no 硝酸与金属反应无h2生成 1 能与除au pt外的绝大多数金属反应 如2hno3 浓 ag agno3 no2 h2o 4hno3 稀 3ag 3agno3 no 2h2o 4hno3 稀 fe fe no3 3 no 2h2o 2 硝酸与fe al的反应 fe al等金属跟浓硝酸 浓硫酸在常温下反应产生钝化现象 钝化有新物质生成 是化学变化 稀硝酸与铁反应 2 硝酸与非金属反应 能与部分还原性较强 或氧化性较弱 的非金属单质 如碳 硫 磷等 反应 将其氧化成含氧酸或酸性氧化物 硝酸完全被还原成低价氮的化合物 如s 6hno3 浓 h2so4 6no2 2h2o p 5hno3 浓 h3po4 5no2 h2o 3 硝酸与还原性化合物反应 浓硝酸能与部分还原性化合物 如亚铁盐 亚硫酸盐 硫化物 碘化物等 反应 稀硝酸的氧化性较弱 一般认为不能氧化非金属 如6i 2n 8h 3i2 2no 4h2o 拓展深化 1 硝酸氧化性的强弱 硝酸的浓度越大 其氧化性越强 2 硝酸的还原产物 浓硝酸的还原产物为no2 稀硝酸的还原产物为no 足量铜与一定量的浓硝酸反应 还原产物是no2与no的混合物 3 离子共存 酸性条件下 n与fe2 s2 i 等还原性离子不能大量共存 典题训练 用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜 铜跟浓硝酸反应 铜跟稀硝酸反应 铜跟氧气反应生成氧化铜 氧化铜再跟稀硝酸反应 以下叙述正确的是 a 三种途径所消耗铜的物质的量不相等b 三种途径所消耗硝酸的物质的量相等c 所消耗铜的物质的量 途径 途径 途径 d 所消耗硝酸的物质的量 途径 途径 途径 解题指南 解答本题需注意以下两点 1 各途径中硝酸在反应中表现出的性质 2 被还原的硝酸与还原产物的关系 解析 选d 反应的化学方程式如下 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o 2cu o22cuo cuo 2hno3 稀 cu no3 2 h2o分析以上三组反应可以看出 生成相同质量的cu no3 2 消耗相同质量的铜 但消耗硝酸的物质的量不相同 途径 消耗hno3最多 途径 次之 途径 消耗hno3最少 通过比较可以看出 生成cu no3 2时途径 效果最佳 既不造成污染又能提高hno3的利用率 互动探究 1 上述三个途径与参加反应但未被还原的硝酸的物质的量有何关系 提示 相等 因为要制取相同质量的硝酸铜 参加反应但未被还原的硝酸的物质的量均为硝酸铜物质的量的2倍 2 若用cuo cu2o分别与稀硝酸反应制取等量硝酸铜 消耗硝酸的物质的量有何关系 提示 cuo与硝酸反应时 硝酸只表现酸性 而cu2o与硝酸反应时 硝酸既表现酸性 又表现氧化性 因此制取等量硝酸铜时 后者消耗的硝酸的物质的量多 对点训练 1 2015 株洲高一检测 下列说法不正确的是 a 在稀硫酸中加入铜粉 铜粉不溶解 再加入cu no3 2固体 铜粉仍不溶解b 某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 该气体的水溶液一定显碱性c 铜与稀硝酸反应的离子方程式为3cu 8h 2n 3cu2 2no 4h2od hno3 no no2各步变化均能通过一步实现 解析 选a a项中加入cu no3 2固体后 cu和h n发生反应 3cu 8h 2n 3cu2 2no 4h2o 故该项不正确 使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体的nh3 该气体水溶液显碱性 b正确 铜与稀硝酸反应生成cu no3 2 no和h2o 离子方程式为3cu 2n 8h 3cu2 2no 4h2o c正确 稀硝酸与cu反应可以生成no no与o2反应生成no2 d正确 2 关于硝酸的说法正确的是 a cu可以溶解在浓硝酸中并生成nob 浓硝酸不能与非金属单质反应c 硝酸与金属反应时 主要是 5价的氮元素得电子d 常温下 向浓硝酸中投入铁片 会产生大量的红棕色气体 解析 选c cu与浓硝酸反应生成no2 a项错误 浓硝酸可以与非金属单质反应 b项错误 常温下 fe遇浓硝酸钝化 不会产生大量no2 d项错误 补偿训练 单质分别与浓硝酸混合出现的情况依次是 反应生成相应的硝酸盐 反应生成最高价含氧酸 单质呈钝化态 不发生反应 符合上述要求的单质组是 a cu si zn aub ag p al ptc fe c sb hgd cu s fe pb 解析 选b 浓硝酸在常温下使铁 铝钝化 故排除a c两项 浓硝酸不能与au pt反应 但它能与绝大多数金属反应 故排除d 二 硝酸与金属反应的有关计算典题探究 1 2015 南京高一检测 向21 6g铁粉和铜粉的混合物中加入1l1mol l 1hno3溶液 充分反应 放出no气体且金属有剩余 则反应后溶液中c n 为 忽略溶液体积的变化 a 0 45mol l 1b 0 6mol l 1c 0 75mol l 1d 0 9mol l 1 解题指南 解答本题需注意以下3点 1 硝酸在反应中表现酸性和氧化性 2 有金属剩余时溶液中铁元素的价态只能为 2价 3 反应前后氮元素守恒 解析 选c 由于反应后有金属剩余 故反应后所得溶液中不可能含有fe3 生成物中金属离子均为 2价 设金属为m 生成的硝酸盐为m no3 2 根据氧化还原反应中元素化合价变化和升降法配平得3m 8hno3 稀 3m no3 2 2no 4h2o hno3在反应中有1 4被还原生成no气体 其余的3 4均在溶液中 即反应后溶液中c n 为0 75mol l 1 2 某溶液100ml 其中含硫酸0 03mol 硝酸0 04mol 若在该溶液中投入1 92g铜粉微热 反应后放出一氧化氮气体约为 a 0 02molb 0 01molc 0 015mold 无法计算 解析 选a 对于本题分析应从整体出发 分析实际参与反应的微粒 考虑到离子 混合酸中含有的微粒是h n s 当投入cu时 发生反应 3cu 8h 2n 3cu2 2no 4h2o 求出cu h n的物质的量分别为0 03mol 0 1mol 0 04mol 可知cu不足 因此生成的no应按cu计算 其物质的量为0 02mol 选a 归纳总结 硝酸与金属反应的计算1 常用解题方法 1 电子守恒 硝酸与金属反应属于氧化还原反应 氮原子得到的电子数等于金属失去的电子数 2 原子守恒 硝酸与金属反应时 一部分以n的形式存在 另一部分转化为还原产物 这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的hno3中氮原子的物质的量相等 3 电荷守恒 反应后溶液中 c n c mx c h 4 利用离子方程式计算 硝酸与h2so4混合液跟金属的反应 当金属足量时 不能用hno3与金属反应的化学方程式计算 应用离子方程式计算 因为生成的硝酸盐中的n借助h 仍能继续与金属反应 2 基本题型 1 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 求还原产物的化学式 或元素化合价 或物质的量 以及hno3的物质的量等 2 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 硝酸变稀 其还原产物为no 最终应得到no2与no的混合气体 可利用守恒规律求解有关cu hno3和混合气体之间的量的关系 硝酸与其他金属 过量 反应的情况与此类似 警示 1 硝酸与金属反应时 无论是浓硝酸还是稀硝酸 还原产物的物质的量与被还原的硝酸物质的量相等 2 金属与一定量浓硝酸反应时 还原产物通常为no2和no的混合物 拓展深化 原子守恒法在硝酸与金属有关计算中的应用 1 足量稀硝酸 以铜为例 n 反应hno3 n 被还原hno3 n 未被还原hno3 n no 2n cu2 2 足量浓硝酸 以铜为例 n 反应hno3 n 被还原hno3 n 未被还原hno3 n no2 2n cu2 3 一定量浓硝酸 以铜为例 n 反应hno3 n 被还原hno3 n 未被还原hno3 n no2 n no 2n cu2 4 未知浓度的硝酸 以铜为例 n 反应hno3 n 被还原hno3 n 未被还原hno3 n 气体 2n cu2 对点训练 2015 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n的浓度为 a 0 3mol l 1b 0 4mol l 1c 0 2mol l 1d 0 6mol l 1 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 n 0 3mol 溶液的c hno3 c h 0 1mol l 1 其中含n n 0 1mol 溶液中n的总浓度为0 4mol l 1 补偿训练 2015 广州高一检测 某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200ml 平均分成两份 向其中一份中逐渐加入铜粉 最多能溶解9 6g 向另一份中逐渐加入铁粉 产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示 已知硝酸只被还原为no气体 下列分析或结果错误的是 a 原混合酸中n物质的量为0 1molb oa段产生的是no ab段的反应为fe 2fe3 3fe2 bc段产生氢气c 第二份溶液中最终溶质为feso4d h2so4浓度为2 5mol l 1 解析 选a 关键看图 铁粉既能和硝酸反应也能和硫酸反应 从题干图看出 注意只是第二份100ml oa段产生的是no ab段的反应为fe 2fe3 3fe2 bc段产生氢气 反应为fe 2h fe2 h2 可知n反应完了 第二份中n应为 3 3 0 1mol 溶液中最终溶质为feso4 此时反应的铁的质量是14 0g 即0 25mol 故原混合酸中h2so4浓度为0 25mol 0 1l 2 5mol l