鲁科版高中化学必修一第3章第2节氮的循环(第3课时).docx

高中化学学习材料
唐玲出品
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
课堂合作探究
问题导学
一、硝酸的性质
思考与交流
1．浓硝酸为什么要放在棕色试剂瓶里且置于冷暗处保存？
2．浓硝酸与Cu、C的反应中的作用是否相同？
3．通常情况下，浓、稀硝酸作氧化剂时，还原产物有何规律？
(1)浓硝酸与金属反应时，既表现氧化性，又表现酸性；浓硝酸与非金属反应时，只表现氧化性。

(2)硝酸与金属反应无H2生成，浓硝酸的还原产物通常是NO2，稀硝酸的还原产物通常是NO。

(3)常温下铝、铁遇浓硝酸、浓硫酸钝化(钝化是化学变化)，加热时可发生反应。

(4)稀硝酸与铁反应时，要注意铁的用量影响铁盐中铁的价态。

酸的通性硝酸的特殊性
(1)酸使石蕊溶液变红浓硝酸使石蕊溶液变红，加热会变白
若碱、碱性氧化物中金属为低价态时，会被
硝酸氧化得到高价盐
(4)酸＋盐→新酸＋新盐具有还原性的盐(如Fe2＋、SO2－3的盐)会被氧化
(5)酸＋金属→盐＋氢气金属不能置换HNO3中的氢
活动与探究2
38．4 mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部反应后，共收集到22.4 mL(标准状况)气体，反应消耗的HNO3的物质的量可能是( )
A．1.0×10－3 mol B．1.6×10－3 mol
C．2.2×10－3 mol D．2.4×10－3 mol
迁移与应用
在某稀硝酸的溶液中，加入5.6 g铁粉充分反应后，铁粉全部溶解，放出NO气体，溶液质量增加3.2 g，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋物质的量之比为( )
A．1∶1 B．3∶2
C．2∶1 D．4∶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，N原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。

(2)原子守恒
硝酸与金属反应时，一部分以NO－3的形式存在，另一部分转化为还原产物，这两部分中N的物质的量与反应消耗的HNO3中N的物质的量相等。

(3)利用离子方程式计算：
硝酸与硫酸混合液跟金属的反应，当金属足量时，不能用硝酸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NO－3借助H＋仍能继续与金属反应。

当堂检测
1．硝酸被称为“国防工业之母”是因为它是制取炸药的重要原料。

下列实验事实与硝酸性质不．相对应的一组是( )
A．浓硝酸使紫色石蕊溶液先变红后退色——酸性和强氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色退去——强氧化性
2．下列有关硝酸反应的叙述中，错误的是( )
A．稀硝酸与铁反应，有氢气放出
B．浓硝酸跟铜反应，有二氧化氮气体放出
C．硝酸跟碳酸钠反应，有二氧化碳气体放出
D．硝酸受热时，有二氧化氮、氧气放出
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( )
A．FeCl3 B．NaCl C．KNO3 D．Cu(NO3)2
4．向100 mL 12 mol·L－1的浓硝酸中加入足量的铜片，充分反应后，被还原的硝酸的物质的量为( )
A．0.3 mol B．0.6 mol
C．小于0.6 mol D．介于0.3 mol和0.6 mol之间
5．在盛有一定量浓硝酸的试管中加入6.4 g铜片发生反应。

请回答：
(1)开始阶段，观察到的现象为__________，反应的化学方程式是____________________。

(2)反应结束后，铜片有剩余，再加入少量20%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，反应的离子方程式是______________________________________。

(3)若6.4 g铜片消耗完时，共产生气体2.8 L(标准状况)。

求整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量。

答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：白雾 刺激性 无 挥发 刺激性
剧烈 红棕色 蓝色 NO 2 4HNO 3(浓)＋Cu===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O 较剧烈 无色 蓝色 NO 8HNO 3(稀)＋3Cu===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O 无明显现象 铜片表面有大量的气
体产生，溶液逐渐变为蓝色 Cu 和稀盐酸不反应 酸性 8H ＋＋2NO －3＋3Cu===3Cu 2＋＋2NO ↑
＋4H 2O 现象不明显
钝化 现象不明显 钝化
思考与交流：1．答案：因为浓硝酸见光或受热时容易分解：4HNO 3=====光照或加热
4NO 2↑＋O 2↑＋2H 2O ，所以浓硝酸要避光且置于冷暗处保存。

2．答案：不相同。

浓硝酸与Cu 反应时，既表现氧化性，又表现酸性；浓硝酸与C 反应时只表现氧化性。

3．答案：通常情况下，浓硝酸的还原产物是NO 2，稀硝酸的还原产物是NO 。

活动与探究2：C 解析：Cu 跟浓硝酸反应的化学方程式为：
Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O
随着反应的进行，浓硝酸会逐渐变稀，反应则变为：
3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O
参加反应的硝酸一部分作酸用，一部分作氧化剂被还原(一部分被还原为NO 2，一部分被还原为NO)。

方法一：极端假设法
n (Cu)＝38.4×10－3 g 64 g ·mol
－1＝6.0×10－4 mol 。

若38.4 mg 铜全部与浓硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸为：6.0×10－4 mol ×4＝2.4
×10－3 mol 。

若38.4 mg 铜全部与稀硝酸反应，则可求得参加反应的硝酸为：6.0×10－4 mol ×83
＝1.6×10－3 mol 。

事实上铜先与浓硝酸反应，浓硝酸变稀后，又与稀硝酸反应。

消耗的硝酸应在1.6×10－3 mol 和2.4×10－3 mol 之间。

方法二：整体分析法
n (HNO 3)＝n (作酸用HNO 3)＋n (作氧化剂用HNO 3)
＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO 2)＋n (NO)＝2n (Cu)＋n (气体)＝2×38.4×10－3 g 64 g ·mol
－1＋22.4×10－3 L 22.4 L ·mol
－1＝2.2×10－3
mol 。

迁移与应用：B 解析：设Fe 2＋的物质的量为x ，Fe 3＋的物质的量为y 。

由铁原子守恒，得x ＋y ＝ 5.6 g 56 g ·mol
－1。

由得失电子守恒和质量守恒得5.6－2x ＋3y 3
×30 g ·mol －1＝3.2 g 。

两式联立，解得x ＝0.06 mol ，y ＝0.04 mol 。

故x ∶y ＝3∶2。

【当堂检测】
1．D
2．A 解析：由于稀硝酸有强氧化性，与Fe 反应时无H 2放出。

3．B 解析：A 项离子反应方程式为2Fe 3＋＋Cu===Cu 2＋＋2Fe 2＋，铜粉溶解；C 项、D 项
离子反应方程式均为8H ＋＋2NO －3＋3Cu===3Cu 2＋＋2NO ↑＋4H 2O ，铜粉溶解；B 项不反应。

4．D 解析：因为Cu 是足量的，随着反应的进行，浓硝酸会逐渐变稀，所以本题涉及的反应有两个：
Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O ①
3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O ②
采用极限分析法：若只发生反应①，则被还原HNO 3的物质的量为：12
×1.2 mol ＝0.6 mol ；若只发生反应②，则被还原HNO 3的物质的量为14
×1.2 mol ＝0.3 mol 。

所以本题的正确答案为D 。

5．解析：(1)因为浓硝酸的氧化性很强，可以将铜氧化，同时它本身被还原为红棕色的NO 2气体，所以现象是铜片逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，产生红棕色的气体。

(2)反应后
的溶液中有NO －3，加入稀硫酸后，NO －3与H ＋又构成了强氧化性环境，NO －3会继续氧化铜单质。

(3)成盐的硝酸的物质的量n (HNO 3)＝2n (Cu)＝0.2 mol ；被还原的硝酸的物质的量n (HNO 3)
＝ 2.8 L 22.4 L ·mol
－1＝0.125 mol 。

故整个反应过程中所消耗的硝酸的物质的量为：0.2 mol ＋0.125 mol ＝0.325 mol 。

答案：(1)铜片逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，产生红棕色的气体
Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O
(2)3Cu ＋8H ＋＋2NO －3===3Cu 2＋＋2NO ↑＋4H 2O
(3)0.325 mol。