18（必修1）第3章第3节　第3课时　硝酸　人类活动对氮循环和环境的影响（导学案2）

skybamboo · 发表于 5 天前

第3课时　硝酸　人类活动对氮循环和环境的影响

发展目标

体系构建

1.通过对硝酸性质的学习，认识硝酸的物理性质、化学性质以及典型实验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道他们的主要应用；建立从物质类别、元素价态角度实现含有氮元素的物质之间转化的思想和方法。
2.通过人类对氮循环的影响，了解酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题的危害以及如何减少氮氧化物的排放，树立环保意识，同时知道常见氮的化合物在实验室中的安全使用注意事项。
3.能够预测陌生的含有氮元素物质的性质、反应或实验现象，设计方案制备含有氮元素的物质和研究他们的性质。

一、硝酸的性质
1．实验探究硝酸的性质

实验装置及操作	实验现象	实验结论
	瓶口产生白雾，闻到刺激性气味	硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体
	反应缓慢，有少量气泡产生，溶液变蓝	铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO气体
	反应剧烈，有大量气泡产生，溶液变蓝	铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO2气体
	无明显现象	发生钝化

2.物理性质

颜色	状态	气味	密度	特性
无色	液态	刺激性	ρHNO3＞ρH2O	易挥发

3.化学性质
(1)酸的通性：
(2)不稳定性：
(3)强氧化性：

4．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。
二、人类活动对氮循环和环境的影响
1．氮氧化物与碳氢化合物发生反应产生光化学烟雾。
2．氮氧化物还是雾霾的主要成分之一。
3．氮氧化物与水反应生成硝酸和亚硝酸，形成酸雨。
4．工业废水和农业废水排放造成水体富营养化。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)常温下铁与浓硝酸反应，产生大量红棕色气体。       (　　)
(2)用浓硝酸与Cu反应制备NO2。             (　　)
(3)碳与硝酸在常温下即可反应。             (　　)
(4)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。       (　　)
(5)氮氧化合物也可以形成酸雨。             (　　)
[答案](1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√
2．浓硝酸常呈黄色的原因是(　　)
A．浓硝酸易分解产生NO
B．浓硝酸中混有Fe3＋
C．浓硝酸易分解产生NO2
D．浓硝酸易氧化单质C
[答案]C
3．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．常温下，可用铁或铝质容器盛装浓硝酸
B[Cu与HNO3反应无单质生成，不是置换反应。]

硝酸的氧化性

通过以下实验分析硝酸的氧化性，并完成相关问题。

1．金属活动性顺序表中排在氢元素前的金属与酸反应一定产生氢气吗？金属活动性顺序表中排在氢元素后的金属与酸不反应吗？
提示：均不一定。如Fe与HNO3反应不产生氢气，Cu与浓、稀硝酸均可以反应。
2．Fe、Al在常温下不能溶于浓硝酸中，是因为Fe、Al不能与浓硝酸发生反应吗？
提示：不是。Fe、Al等金属跟浓硝酸在常温下发生钝化现象，因而不能溶解，但是钝化不代表不反应，而是在浓硝酸的作用下Fe、Al表面形成了一层致密的氧化膜，阻止了反应的进一步发生；但在加热条件下可以剧烈反应。
3．Fe与稀硝酸反应时的产物与二者的用量有何关系？
4．金属与硝酸的反应中，硝酸起什么作用？分别是如何体现的？
提示：①强氧化性：HNO3中＋5价的氮元素有很强的得电子能力。例如将Fe氧化为高价态的Fe3＋。
②酸性：生成了盐类物质。例如Fe(NO3)3、Al(NO3)3。

1．有关硝酸的性质总结
(3)硝酸根在酸性条件下具有强氧化性。如硝酸在与金属反应完后，溶液中仍然有硝酸根离子存在，当金属剩余时，再加入H＋，金属仍会溶解。
2．硝酸与金属反应的有关计算
(2)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原子失去的电子数。

1．下列反应中硝酸只表现氧化性的是(　　)
A．灼热的炭与浓硝酸的反应
B．Cu与稀硝酸的反应
C．FeO与稀硝酸的反应
D．Fe(OH)3与硝酸的反应
A[灼热的炭与浓硝酸的反应中硝酸只作氧化剂；Cu与稀硝酸、FeO与稀硝酸的反应中硝酸既表现氧化性又表现酸性；Fe(OH)3与硝酸的反应中硝酸只表现酸性。]
2．已知3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，则下列说法不正确的是(　　)
A．Cu作还原剂，HNO3作氧化剂
B．HNO3在该反应中只有部分表现出了氧化性
C．每生成22.4 L(标准状况)NO有3 mol的电子转移
D．如果有8 mol HNO3被还原，则生成了2 mol NO
D[根据反应方程式看出，当有8 mol HNO3反应时，被还原的HNO3有2 mol，生成2 mol NO，则当有8 mol HNO3被还原时，生成8 mol NO。]
3．在浓硝酸中放入铜片：
(1)开始反应的化学方程式为________________________________________
________________________________________________________________，
现象为__________________________________________________________。
(2)若铜有剩余，则反应快要结束时的化学方程式是
________________________________________________________________。
(3)待反应停止时，再加入少量质量分数为25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，其原因是________________________________________________
________________________________________________________________。
(4)若将12.8 g铜跟一定质量的浓硝酸反应，铜消耗完时，共产生气体5.6 L(标准状况)，则所消耗的硝酸的物质的量是________。
[解析](1)在浓硝酸中放入铜片，开始反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
(2)随着反应的进行，硝酸浓度不断减小，故反应后期发生的是稀硝酸与铜的反应。
(4)产生的5.6 L(标准状况)气体是NO2和NO的混合气体。根据氮原子守恒可知被还原的HNO3的物质的量就是NO2和NO的物质的量之和；再根据铜原子的物质的量可以算出反应中未被还原的HNO3的物质的量，从而可以求出参加反应的HNO3的总物质的量。
[答案](1)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　铜片逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，有红棕色气体生成
(2)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
(4)0.65 mol

1．对于硝酸的物理性质，下列叙述不正确的是(　　)
A．可以与水以任意比互溶
B．不易挥发
C．有刺激性气味
D．质量分数在95%以上的浓硝酸为发烟硝酸
B[硝酸易挥发。]
2．下列块状金属在常温时，能全部溶于足量的浓硝酸的是(　　)
A．Au　　　　　       B．Cu
C．Al       D．Fe
B[Au与浓硝酸不反应，Al、Fe在常温下遇浓硝酸钝化，不能全部溶解，Cu能与浓硝酸反应，能全部溶于足量的浓硝酸中。]
3．将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显现象发生，当加入下列一种物质后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该物质是(　　)
A．Fe2(SO4)3       B．Na2SO4
C．KNO3       D．FeSO4

4．“保护环境就是保护人类自己。”下列环境问题与产生的主要原因不相符的是(　　)
①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的；②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的；③“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的；④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的
A．只有①② 　B．只有②③　 C．全部　　　D．只有②
D[“酸雨”主要是由空气中SO2或NOx的浓度增大引起的。]
5．将一定质量铁粉加入装有100 mL某浓度的稀硝酸溶液中充分反应。容器中剩有m g的铁粉，收集到448 mL NO气体(标准状况)。
(1)所得溶液中溶质的化学式是________。
(2)原硝酸溶液的物质的量浓度为________ mol·L－1。
[解析](1)因有铁粉剩余，故反应产物为Fe(NO3)2。
(2)8HNO3(稀)＋3Fe===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
　8 mol 44 800 mL
n(HNO3) 448 mL
n(HNO3)＝0.08 mol，c(HNO3)＝0.8 mol·L－1。
[答案]　(1)Fe(NO3)2　(2)0.8

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[鲁科版] 18（必修1）第3章 第3节 第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响（导学案2）

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