2020-2021高中化学鲁科版第1册学案：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

2020-2021学年高中化学新教材鲁科版必修第1册学案：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
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颜色状态气味密度特性
无色液态刺激
性
ρHNO3＞ρH2O易挥发
(1)酸的通性:
电离方程式为HNO3===H＋＋NO错误!.硝酸能使酸碱指示剂发生颜色变化，能与金属、碱、碱性氧化物等反应。

（2)不稳定性：
浓硝酸受热或见光分解，化学方程式为4HNO3错误!4NO2↑＋O2↑＋2H2O。

（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？
提示：硝酸过量：Fe＋4H＋＋NO错误!===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；
铁过量:3Fe＋8H＋＋2NO错误!===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O.
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
（1)硝酸与金属反应时，一般既表现强氧化性,又表现酸性.参加反应的硝酸部分被还原,还有一部分仍以NO－，3形式存在。

(2)浓硝酸与金属反应的过程中，浓度逐渐减小，还原产物有可能是NO2和NO的混合物，最终溶液中仍有NO错误!.
(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
(1）原子守恒：n(HNO3)＝n(NO错误!）＋n(还原产物中氮原子）。

(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。

（3）电荷守恒:M n＋和H＋所带正电荷总数等于NO错误!所带负电荷总数.
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。

（3)溶液中含有NO错误!,加入稀硫酸后，H2SO4电离出H＋,H＋、NO－，3与Cu反应放出NO.
(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
(3)溶液中含有NO错误!，加入稀硫酸后，H2SO4电离出H＋，H ＋、NO错误!与Cu发生反应：3Cu＋8H＋＋2NO错误!===3Cu2＋＋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)3B．Na2SO4
C．KNO3D．FeSO4
C［“溶液呈蓝色"说明铜被氧化，在原稀硫酸中已含有H＋,当加入Fe3＋，虽然也可以氧化Cu，但此时并没有气体放出，若加入KNO3(提供了NO错误!）,相当于Cu在稀硝酸的环境中，会被氧化并放出NO气体。

］
NO错误!只有在酸性条件下才有强氧化性,在中性或碱性条件下无强氧化性。

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①②B．只有②③C．全部D．只有②
D［“酸雨”主要是由空气中SO2或NO x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。

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