2018-2019学年鲁科版必修1 第3章第2节 氮的循环(第3课时) 学案

第2节 氮的循环第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响[目标导航] 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，知道造成酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题的原因。

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 纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，沸点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。

2．化学性质(1)酸性：属于强酸，具有酸的通性，如CaCO 3与HNO 3反应CaCO 3＋2HNO 3(稀)===Ca(NO 3)2＋CO 2↑＋H 2O 。

(2)不稳定性：见光或受热易分解，化学方程式为4HNO 3=====见光或受热4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O 。

(3)强氧化性：①与金属反应： 硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应。

a ．Cu 与浓HNO 3反应的化学方程式为Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 。

Cu 与稀HNO 3反应的化学方程式为3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O 。

b ．与Fe 、Al 反应： 常温时浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，所以可以用铁容器或铝容器盛放浓硝酸。

②与非金属反应：碳与浓硝酸反应的化学方程式为C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2O 。

3．用途 硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造炸药、染料、塑料、硝酸盐等。

二、人类活动对氮循环和环境的影响1．含氮氧化物的危害(1)臭氧层空洞：主要是氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的；会使地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧。

(2)光化学烟雾：汽车尾气中的氮氧化物和碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的一种有毒的烟雾。

(3)酸雨：氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的成分。

(4)水体富营养化：当进入水的氮含量增大时，会造成水体的富营养化，导致藻类“疯长”并覆盖在水面上。

2．减少人类活动对氮循环和环境的影响的措施(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。

3．环境问题与产生原因(1)“臭氧空洞”主要是大量使用氟氯代烃等引起的。

(2)“光化学烟雾”主要是由NO x等引起的。

(3)“酸雨”主要是由空气中SO2、NO2浓度增大引起的。

(4)“白色污染”主要是由聚乙烯塑料等引起的。

(5)“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的。

【练一练】1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)金属与硝酸反应无H2放出是因为硝酸中N元素的化合价处于最高价态，其得电子能力强于H＋()(2)碳、铜分别与浓硝酸反应，浓硝酸均只表现强氧化性()(3)浓硝酸能用铁制容器或铝制器存放是因为铝、铁与浓硝酸不反应()(4)向浓硝酸中滴加石蕊溶液，现象为先变红后退色()答案(1)√(2)×(3)×(4)√2．已知3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，则下列说法不正确的是() A．Cu做还原剂，HNO3做氧化剂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电子转移D．如果有8 mol HNO3被还原，则生成了2 mol NO答案 D解析根据反应知，A正确；HNO3在该反应中既表现酸性又表现氧化性，B正确；根据双线桥分析，该反应每生成2 mol NO转移6 mol 电子，C正确；HNO3被还原生成NO，若有8 mol HNO3被还原，则生成8 mol NO，D错误。

3．回答下列问题。

(1)有时在实验室看到的硝酸显黄色，理由是________________________________________________________________________________________________________。

实验室保存硝酸的方法是_______________________________________。

(2)铜与足量浓HNO3反应时，表现酸性的硝酸与作氧化剂的HNO3物质的量之比为________。

(3)铜粉放入稀硫酸溶液中，加热后无明显变化，但加入某盐一段时间后，发现铜粉质量减少，则该盐不可能是________(填序号)。

A．FeCl3B．NaClC．KNO3D．Cu(NO3)2(4)一定量的浓硝酸与足量的铜充分反应，生成气体的成分有________，写出反应的离子方程式：__________________________________________________________________。

向反应后的溶液中加入稀硫酸，如果反应，写出反应的离子方程式：________________________________________________________________________。

(5)从某金属粉末(含有Au、Cu、Ag)中分离出Au，加入的试剂是________________，写出Ag参与反应的化学方程式：_______________________________________。

(6)往两支分别装有浅绿色的Fe(NO3)2和FeSO4溶液的试管中分别逐滴加入稀盐酸时，溶液的颜色变化应该为Fe(NO3)2溶液________________________________________________________；FeSO4溶液_________________________________________________________。

答案(1)久置硝酸显黄色是由于硝酸见光或受热发生了分解，生成的NO2溶于浓硝酸所致保存时应保存在棕色试剂瓶中，并置于阴凉处(2)1∶1(3)B(4)NO2、NOCu＋4H＋＋2NO－3===2NO2↑＋2H2O＋Cu2＋、3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(5)稀硝酸3Ag＋4HNO3===3AgNO3＋NO↑＋2H2O(6)浅绿色变棕黄色不变色一、硝酸的强氧化性1．硝酸与金属的反应一般规律：金属与硝酸反应不生成H2。

(1)硝酸能与除Au、Pt外的绝大多数金属反应：如：2HNO3(浓)＋Ag===AgNO3＋NO2↑＋H2O；4HNO 3(稀)＋3Ag===3AgNO 3＋NO ↑＋2H 2O 。

(2)浓硝酸与Fe 、Al 的反应：浓HNO 3—⎪⎪⎪—常温条件：Fe 、Al 钝化(化学变化)—加热条件：生成硝酸盐＋NO 2＋H 2O(3)稀HNO 3与Fe 的反应：①反应原理：a ．Fe ＋4HNO 3(稀)===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O 。

b ．3Fe(过量)＋8HNO 3(稀)===3Fe(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O 。

②反应关系：③反应产物与反应物用量关系：a.n (HNO 3)n (Fe )≥4，Fe(NO 3)3； b.n (HNO 3)n (Fe )≤83，Fe(NO 3)2； c.83＜n (HNO 3)n (Fe )＜4，Fe(NO 3)3和Fe(NO 3)2。

n (参加反应的HNO 3)＝4n (被还原的HNO 3)(4)硝酸与铜的反应：浓硝酸――→足量Cu 开始HNO 3被还原为NO 2，随着反应的进行，硝酸变稀，HNO 3被还原为NO ，向反应后的溶液中加稀硫酸，NO －3又被还原为NO 。

2．浓硝酸与非金属的反应(1)浓硝酸与部分还原性较强(或氧化性较弱)的非金属单质(如C 、S 、P 等)反应。

(2)反应规律：非金属单质＋浓HNO 3――→△最高价氧化物或最高价含氧酸＋NO 2↑＋H 2O 。

(3)反应实例：C ＋4HNO 3(浓)=====△CO 2↑＋4NO 2↑＋2H 2OS ＋6HNO 3(浓)=====△H 2SO 4＋6NO 2↑＋2H 2OP ＋5HNO 3(浓)=====△H 3PO 4＋5NO 2↑＋H 2O 。

3．硝酸与还原性化合物的反应(1)硝酸能氧化具有还原性的化合物或离子，如：亚铁盐、亚硫酸盐、硫化物、碘化物、氧化亚铁、四氧化三铁、二氧化硫等。

(2)反应实例：与Fe 2＋：3Fe 2＋＋NO －3＋4H ＋===3Fe 3＋＋NO ↑＋2H 2O ；与SO 2－3：3SO 2－3＋2NO －3＋2H ＋===3SO 2－4＋2NO ↑＋H 2O ； 与SO 2：3SO 2＋2NO －3＋2H 2O===3SO 2－4＋2NO ↑＋4H ＋。

特别提醒 (1)硝酸的还原产物与硝酸的浓度和金属活动顺序有关。

一般硝酸浓度越小，还原产物价态越低。

①与较不活泼金属Cu 、Ag 等反应时：浓HNO 3―→NO 2，稀HNO 3―→NO ；②与较活泼金属Mg 、Al 、Fe 等反应时：浓HNO 3―→NO 2，稀HNO 3―→NO ，极稀HNO 3―→N 2O 、NH 4NO 3等。

(2)含NO －3的溶液中离子大量共存问题，在中性或碱性的稀溶液中NO －3不表现氧化性，但当水溶液中有大量H ＋存在时，NO －3表现出强氧化性，如存在H ＋、NO －3的溶液中不能大量存在Fe 2＋、S 2－、I －、SO 2－3、Br －等还原性离子。

【例1】 将相同质量的铜分别与过量浓硝酸、稀硝酸反应，下列叙述正确的是( )A ．反应速率：两者相同B ．消耗硝酸的物质的量：前者多，后者少C ．反应生成气体的颜色：前者浅，后者深D ．反应中转移的电子总数：前者多，后者少解析 相同质量的铜分别和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，浓硝酸参与的反应更剧烈，A 错；铜和浓硝酸、稀硝酸反应的化学方程式分别为①4HNO 3(浓)＋Cu===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ，②8HNO 3(稀)＋3Cu===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O 。

①产生红棕色气体，②产生无色气体，C 错误；由于参加反应的铜的质量相同，且两反应中还原剂都是铜，反应后铜的价态又相同，所以反应中转移的电子总数相等，D 错；1 mol Cu 和浓硝酸反应消耗4 mol 硝酸，1 mol Cu 和稀硝酸反应消耗83mol 硝酸，同质量的铜和过量浓硝酸、稀硝酸反应时，消耗的浓硝酸多，B 正确。

答案 B解题反思 Cu(NO 3)2晶体制备方案的选择制备Cu(NO 3)2晶体有如下方案：(1)Cu ――→浓硫酸△CuSO 4――→Ba (NO 3)2Cu(NO 3)2， (2)Cu ＋HNO 3(浓)―→Cu(NO 3)2，(3)Cu ＋HNO 3(稀)―→Cu(NO 3)2，(4)Cu ――→空气△CuO ――→稀硝酸Cu(NO 3)2。