江蘇省邳州市第二中學高中化學 專題三 硝酸 人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響課件 蘇教版必修1

第第3課時硝酸人類活動對氮循環(huán)和課時硝酸人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響環(huán)境的影響學習目標學習目標1.掌握硝酸的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，了解硝掌握硝酸的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，了解硝酸的用途。酸的用途。2.了解自然界中硝酸的形成過程。了解自然界中硝酸的形成過程。3.了解人類活動對氮循環(huán)的影響，知道造成了解人類活動對氮循環(huán)的影響，知道造成酸雨、光化學煙霧和水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問酸雨、光化學煙霧和水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題的原因，樹立環(huán)境保護意識。題的原因，樹立環(huán)境保護意識。課堂互動講練課堂互動講練知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練課前自主學案課前自主學案探究整合應(yīng)用探究整合應(yīng)用第第3課時課時課前自主學案課前自主學案自主學習自主學習一、硝酸一、硝酸1物理性質(zhì)物理性質(zhì)顏顏色色氣味氣味揮發(fā)揮發(fā)性性狀狀態(tài)態(tài)保存保存無無色色_氣味氣味_揮發(fā)揮發(fā)液液態(tài)態(tài)棕色試劑瓶、棕色試劑瓶、陰涼處陰涼處刺激性刺激性易易2.化學性質(zhì)化學性質(zhì)(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_變色，能與變色，能與_、_、_等反應(yīng)。等反應(yīng)。(2)不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性HNO3見光或受熱易分解，化學方程式為：見光或受熱易分解，化學方程式為：_。指示劑指示劑堿堿堿性氧化物堿性氧化物部分鹽部分鹽(3)強氧化性強氧化性3用途用途硝酸是一種重要的化工原料，可用于制造炸硝酸是一種重要的化工原料，可用于制造炸藥、染料、塑料、硝酸鹽等，也是實驗室里藥、染料、塑料、硝酸鹽等，也是實驗室里的重要化學試劑。的重要化學試劑。思考感悟思考感悟1(1)濃濃HNO3如何保存？見光易分解和易揮發(fā)的試如何保存？見光易分解和易揮發(fā)的試劑保存時有何區(qū)別？劑保存時有何區(qū)別？(2)存放已久的濃硝酸往往顯淡黃色，這是為什么？如存放已久的濃硝酸往往顯淡黃色，這是為什么？如何消除黃色？何消除黃色？【提示提示】(1)保存在棕色試劑瓶、陰涼處。見光易分保存在棕色試劑瓶、陰涼處。見光易分解的試劑像硝酸要放在棕色試劑瓶里避光，放在陰暗解的試劑像硝酸要放在棕色試劑瓶里避光，放在陰暗處；易揮發(fā)的試劑如鹽酸只要密封放在陰暗處即可。處；易揮發(fā)的試劑如鹽酸只要密封放在陰暗處即可。(2)濃硝酸分解產(chǎn)生的濃硝酸分解產(chǎn)生的NO2氣體溶在硝酸中而顯黃色；氣體溶在硝酸中而顯黃色；向濃硝酸中通空氣即可消除黃色，因為向濃硝酸中通空氣即可消除黃色，因為4NO2O22H2O=4HNO3。二、人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響二、人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響1含氮物質(zhì)的來源及其危害含氮物質(zhì)的來源及其危害2減少人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響措施減少人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響措施(1)控制進入大氣、陸地和海洋的有害物質(zhì)的控制進入大氣、陸地和海洋的有害物質(zhì)的數(shù)量。數(shù)量。(2)增強生態(tài)系統(tǒng)對有害物質(zhì)的吸收能力，如增強生態(tài)系統(tǒng)對有害物質(zhì)的吸收能力，如保護森林、植樹造林等。保護森林、植樹造林等。思考感悟思考感悟2汽車尾氣含有什么有害成分？根據(jù)氧化還汽車尾氣含有什么有害成分？根據(jù)氧化還原反應(yīng)理論，用原反應(yīng)理論，用NH3能將其轉(zhuǎn)化為能將其轉(zhuǎn)化為N2嗎？嗎？【提示提示】汽車尾氣排出的主要有害氣體成分汽車尾氣排出的主要有害氣體成分為為CO、NO、NO2等，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的等，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律，規(guī)律，NO、NO2中較高價態(tài)的氮元素可與中較高價態(tài)的氮元素可與NH3中低價態(tài)的氮元素發(fā)生歸中反應(yīng)形成中低價態(tài)的氮元素發(fā)生歸中反應(yīng)形成N2。自主體驗自主體驗1近年來，光化學煙霧污染問題已經(jīng)引起近年來，光化學煙霧污染問題已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。下列氣體中，與光化學煙人們的廣泛關(guān)注。下列氣體中，與光化學煙霧的形成關(guān)系密切的是霧的形成關(guān)系密切的是()A氮氧化物氮氧化物BSO2CCO DCO2解析：解析：選選A。氮氧化物與光化學煙霧的形成。氮氧化物與光化學煙霧的形成有密切的關(guān)系。有密切的關(guān)系。2現(xiàn)有下列物質(zhì)，其中必須保存在棕色瓶里現(xiàn)有下列物質(zhì)，其中必須保存在棕色瓶里的是的是()氯水氯水氨水氨水濃硝酸濃硝酸稀硝酸稀硝酸燒燒堿堿A BC D解析：解析：選選C。氯水中存在。氯水中存在Cl2H2O=HClHClO反應(yīng)，反應(yīng)，HClO見光分解；濃見光分解；濃HNO3見光易見光易分解。分解。3(2011年濱州高一檢測年濱州高一檢測)下列對于硝酸的認識，下列對于硝酸的認識，不正確的是不正確的是()A濃硝酸和稀硝酸都具有氧化性濃硝酸和稀硝酸都具有氧化性B銅與硝酸的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)銅與硝酸的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)C硝酸可氧化硝酸可氧化Fe2D可用鐵或鋁制品盛裝濃硝酸可用鐵或鋁制品盛裝濃硝酸解析：解析：選選B。濃硝酸和稀硝酸都具有強氧化性，能。濃硝酸和稀硝酸都具有強氧化性，能氧化具有還原性的氧化具有還原性的Fe2，能與除，能與除Pt、Au、Ti以外以外的大多數(shù)金屬反應(yīng)，但不是置換反應(yīng)，常溫下，的大多數(shù)金屬反應(yīng)，但不是置換反應(yīng)，常溫下，F(xiàn)e、Al在濃硝酸中鈍化，所以可用鐵或鋁制品盛在濃硝酸中鈍化，所以可用鐵或鋁制品盛裝濃硝酸。裝濃硝酸。課堂互動講練課堂互動講練硝酸的強氧化性硝酸的強氧化性硝酸具有強氧化性是由于硝酸具有強氧化性是由于HNO3中的中的5價價N有很強的得電子能力，在硝酸參與的氧化還有很強的得電子能力，在硝酸參與的氧化還原反應(yīng)中，幾乎全部是原反應(yīng)中，幾乎全部是5價氮被還原。價氮被還原。1規(guī)律規(guī)律(1)濃濃HNO3被還原成被還原成NO2，稀，稀HNO3被還原成被還原成NO。(2)溫度越高，硝酸越濃，其氧化性越強。溫度越高，硝酸越濃，其氧化性越強。(3)還原劑一般被氧化成最高價態(tài)。還原劑一般被氧化成最高價態(tài)。2表現(xiàn)表現(xiàn)(1)濃硝酸能使紫色石蕊試液先變紅，后退色。濃硝酸能使紫色石蕊試液先變紅，后退色。(2)與金屬反應(yīng)產(chǎn)生氮氧化物而不放出與金屬反應(yīng)產(chǎn)生氮氧化物而不放出H2。(3)能溶解除能溶解除Pt、Au、Ti以外的絕大多數(shù)金屬。以外的絕大多數(shù)金屬。(4)常溫下濃常溫下濃HNO3使使Fe、Al鈍化。鈍化。(5)濃濃HNO3與非金屬單質(zhì)與非金屬單質(zhì)C、S、P等在加熱條件等在加熱條件下反應(yīng)，非金屬一般被氧化成氧化物或相應(yīng)的酸。下反應(yīng)，非金屬一般被氧化成氧化物或相應(yīng)的酸。(6)與其他還原劑，如與其他還原劑，如Fe2、H2S、SO2、Na2SO3、HI等均可反應(yīng)。等均可反應(yīng)。(7)濃濃HNO3與與Cu反應(yīng)時，若反應(yīng)時，若Cu過量，反應(yīng)開過量，反應(yīng)開始時濃始時濃HNO3被還原為被還原為NO2，但隨著反應(yīng)的進，但隨著反應(yīng)的進行，行，HNO3變稀，其還原產(chǎn)物變?yōu)樽兿。溥€原產(chǎn)物變?yōu)镹O，最終，最終得到的是得到的是NO2和和NO的混合氣體。的混合氣體。HNO3與其與其它金屬它金屬(過量過量)反應(yīng)的情況與此相似。反應(yīng)的情況與此相似。3保存和使用保存和使用HNO3過程中的過程中的“幾不準幾不準”(1)HNO3不準敞開保存，因為不準敞開保存，因為HNO3具有揮發(fā)具有揮發(fā)性。性。(2)保存保存HNO3時不準用橡膠塞，因為硝酸有強時不準用橡膠塞，因為硝酸有強氧化性且易與有機物發(fā)生反應(yīng)。氧化性且易與有機物發(fā)生反應(yīng)。(3)HNO3不準在無色瓶中或溫度較高、光照的不準在無色瓶中或溫度較高、光照的地方保存，因為硝酸具有不穩(wěn)定性。地方保存，因為硝酸具有不穩(wěn)定性。(4)實驗室制實驗室制Cl2、HCl、SO2、H2等氣體均不等氣體均不準用準用HNO3做反應(yīng)物，因為做反應(yīng)物，因為HNO3揮發(fā)出的揮發(fā)出的HNO3蒸氣使制得的氣體不純或使蒸氣使制得的氣體不純或使SO2等還原等還原性物質(zhì)被氧化變質(zhì)。性物質(zhì)被氧化變質(zhì)。(2011年濟南高一檢測年濟南高一檢測)下列反應(yīng)中硝酸既下列反應(yīng)中硝酸既能表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出氧化性的是能表現(xiàn)出酸性又表現(xiàn)出氧化性的是()A使石蕊試液變紅使石蕊試液變紅B與銅反應(yīng)放出與銅反應(yīng)放出NO氣體生成氣體生成Cu(NO3)2C與與Na2CO3反應(yīng)放出反應(yīng)放出CO2氣體生成氣體生成NaNO3D與與S單質(zhì)混合共熱時生成單質(zhì)混合共熱時生成H2SO4和和NO2【解析解析】在上述反應(yīng)在上述反應(yīng)A、C中中HNO3使指示使指示劑變色、與弱酸鹽反應(yīng)均只表現(xiàn)出酸性。在劑變色、與弱酸鹽反應(yīng)均只表現(xiàn)出酸性。在B、D中中HNO3中氮元素的化合價均降低表現(xiàn)出氧中氮元素的化合價均降低表現(xiàn)出氧化性，并且在化性，并且在B項中又有項中又有Cu(NO3)2和水生成，和水生成，說明此反應(yīng)中說明此反應(yīng)中HNO3還表現(xiàn)出酸性。還表現(xiàn)出酸性?！敬鸢复鸢浮緽【規(guī)律方法規(guī)律方法】反應(yīng)前后反應(yīng)前后HNO3分子中氮元素分子中氮元素的化合價降低，表現(xiàn)出硝酸的氧化性；的化合價降低，表現(xiàn)出硝酸的氧化性；HNO3電離的氫離子生成水，表現(xiàn)出硝酸的酸性。電離的氫離子生成水，表現(xiàn)出硝酸的酸性。變式訓練變式訓練1往淺綠色的往淺綠色的Fe(NO3)2溶液中逐滴溶液中逐滴加入稀鹽酸時，溶液的顏色變化應(yīng)該是加入稀鹽酸時，溶液的顏色變化應(yīng)該是()A顏色變淺顏色變淺 B逐漸變?yōu)榧t色逐漸變?yōu)榧t色C沒有改變沒有改變 D變?yōu)樽攸S色變?yōu)樽攸S色1基本題型基本題型(1)硝酸與金屬反應(yīng)時，既表現(xiàn)強氧化性又表現(xiàn)硝酸與金屬反應(yīng)時，既表現(xiàn)強氧化性又表現(xiàn)強酸性，可由金屬與硝酸反應(yīng)的關(guān)系，求還原產(chǎn)強酸性，可由金屬與硝酸反應(yīng)的關(guān)系，求還原產(chǎn)物的化學式物的化學式(或元素化合價或元素化合價)或物質(zhì)的量，以及或物質(zhì)的量，以及HNO3的物質(zhì)的量等。的物質(zhì)的量等。硝酸與金屬反應(yīng)的有關(guān)計算硝酸與金屬反應(yīng)的有關(guān)計算(2)濃硝酸與濃硝酸與Cu反應(yīng)時反應(yīng)時若若Cu過量，反應(yīng)開始時濃硝酸的還原產(chǎn)物為過量，反應(yīng)開始時濃硝酸的還原產(chǎn)物為NO2，但隨著反應(yīng)的進行，硝酸變稀，其還原，但隨著反應(yīng)的進行，硝酸變稀，其還原產(chǎn)物將為產(chǎn)物將為NO，最終應(yīng)得到，最終應(yīng)得到NO2與與NO的混合的混合氣體，可利用守恒規(guī)律求解有關(guān)氣體，可利用守恒規(guī)律求解有關(guān)Cu、HNO3和和混合氣體之間的量的關(guān)系。硝酸與其他金屬混合氣體之間的量的關(guān)系。硝酸與其他金屬(過量過量)反應(yīng)的情況與此類似。反應(yīng)的情況與此類似。將將32.64 g銅與銅與140 mL一定濃度的硝酸反應(yīng)，一定濃度的硝酸反應(yīng)，銅完全溶解產(chǎn)生的銅完全溶解產(chǎn)生的NO和和NO2混合氣體在標準狀況下混合氣體在標準狀況下的體積為的體積為11.2 L。請回答：。請回答：(1)NO的體積為的體積為_ L，NO2的體積為的體積為_ L。(2)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，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全部轉(zhuǎn)全部轉(zhuǎn)化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為_ molL1。(3)欲使銅和硝酸產(chǎn)生的氣體收集于一側(cè)置于水槽的容欲使銅和硝酸產(chǎn)生的氣體收集于一側(cè)置于水槽的容器中，當通入標準狀況下器中，當通入標準狀況下O2 _ L時，使水充滿時，使水充滿容器。容器?！舅悸伏c撥思路點撥】解答此類型題，必須注意以下解答此類型題，必須注意以下兩點：兩點：(1)HNO3起氧化性和酸性兩個作用。起氧化性和酸性兩個作用。(2)電子守恒：電子守恒：Cu失電子與失電子與N原子得電子守恒，原子得電子守恒，Cu失電子與失電子與O2中中O原子得電子守恒。原子得電子守恒?！敬鸢复鸢浮?1)5.85.4(2)(aV1030.5)/0.14(3)5.7【易誤警示易誤警示】硝酸和金屬反應(yīng)時，隨著反應(yīng)硝酸和金屬反應(yīng)時，隨著反應(yīng)情況不同，產(chǎn)物不同，有時甚至出現(xiàn)多種產(chǎn)物情況不同，產(chǎn)物不同，有時甚至出現(xiàn)多種產(chǎn)物混合現(xiàn)象混合現(xiàn)象(如如NO、NO2混合，混合，F(xiàn)e2、Fe3混混合等合等)，如果采用一般解題方法，依據(jù)化學方，如果采用一般解題方法，依據(jù)化學方程式分步計算，計算步驟十分繁瑣，甚至使簡程式分步計算，計算步驟十分繁瑣，甚至使簡單問題復雜化。解題時一般采用守恒方法，可單問題復雜化。解題時一般采用守恒方法，可以使問題得到簡化。以使問題得到簡化。變式訓練變式訓練2(2011年鄭州高一檢測年鄭州高一檢測)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，其中含有硫酸的濃，其中含有硫酸的濃度為度為2 molL1，含有硝酸的濃度為，含有硝酸的濃度為1 molL1，現(xiàn)向其中加入現(xiàn)向其中加入0.96 g銅粉，充分反應(yīng)后銅粉，充分反應(yīng)后(假設(shè)只假設(shè)只生成生成NO氣體氣體)，最多可收集到標準狀況下的氣，最多可收集到標準狀況下的氣體的體積為體的體積為()A89.6 mL B112 mLC168 mL D224 mL探究整合應(yīng)用探究整合應(yīng)用銅與硝酸反應(yīng)的實驗探究銅與硝酸反應(yīng)的實驗探究某興趣小組設(shè)計出如圖所示裝置來改進某興趣小組設(shè)計出如圖所示裝置來改進教材中教材中“銅與硝酸反應(yīng)銅與硝酸反應(yīng)”的實驗，以探究化的實驗，以探究化學實驗的綠色化。學實驗的綠色化。(1)實驗前，關(guān)閉活塞實驗前，關(guān)閉活塞b，試管，試管d中加水至浸沒長中加水至浸沒長導管口，塞緊試管導管口，塞緊試管c和和d的膠塞，加熱的膠塞，加熱c。其目的。其目的是是_。(2)在在d中加適量中加適量NaOH溶液，溶液，c中放一小塊銅片，中放一小塊銅片，由分液漏斗由分液漏斗a向向c中加入中加入2 mL濃硝酸。濃硝酸。c中反應(yīng)中反應(yīng)的化學方程式是的化學方程式是_。再由再由a向向c中加中加2 mL蒸餾水，蒸餾水，c中的實驗現(xiàn)象是中的實驗現(xiàn)象是_。(3)下表是制取硝酸銅的三種方案，能體現(xiàn)綠色下表是制取硝酸銅的三種方案，能體現(xiàn)綠色化學理念的最佳方案是化學理念的最佳方案是_，理由，理由是是_。(4)該小組還用上述裝置進行實驗證明氧化性該小組還用上述裝置進行實驗證明氧化性KMnO4Cl2Br2。操作步驟為。操作步驟為_，實驗現(xiàn)象為實驗現(xiàn)象為_；但此實驗的不足之處是但此實驗的不足之處是_。方案方案反應(yīng)物反應(yīng)物甲甲Cu、濃、濃HNO3乙乙Cu、稀、稀HNO3丙丙Cu、O2、稀、稀HNO3【解析解析】(1)聯(lián)想有氣體參與或生成的反應(yīng)聯(lián)想有氣體參與或生成的反應(yīng)首先需檢查裝置的氣密性，特別是題目中的首先需檢查裝置的氣密性，特別是題目中的“加熱加熱c”的暗示信息，更易想到其目的是檢的暗示信息，更易想到其目的是檢查裝置的氣密性。查裝置的氣密性。(2)Cu與濃與濃HNO3反應(yīng)生成反應(yīng)生成NO2，隨著硝酸的，隨著硝酸的濃度越來越小，反應(yīng)速率變慢，生成的濃度越來越小，反應(yīng)速率變慢，生成的NO2量量逐漸減少，其顏色也越來越淺。逐漸減少，其顏色也越來越淺。【答案答案】(1)檢查裝置氣密性檢查裝置氣密性(2)Cu4HNO3(濃濃)=Cu(NO3)22NO22H2O反應(yīng)變緩，氣體顏色變淡反應(yīng)變緩，氣體顏色變淡(3)丙丙耗酸量少，無污染耗酸量少，無污染(4)向向d中加入中加入KBr(NaBr)等溶液，等溶液，c中加入固中加入固體體KMnO4，由，由a向向c中加入濃鹽酸中加入濃鹽酸c中有黃中有黃綠色氣體產(chǎn)生，綠色氣體產(chǎn)生，d中溶液變?yōu)樽攸S色中溶液變?yōu)樽攸S色沒有尾沒有尾氣處理裝置氣處理裝置