鲁科版(2019)化学必修第一册《氮的循环》物质的性质与转化PPT(第三课时硝酸的性质人类活动对氮循环和环境的影响)
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《氮的循环》物质的性质与转化PPT(第三课时硝酸的性质人类活动对氮循环和环境的影响)
第一部分内容:新课程标准是什么
1.了解硝酸的主要性质。
2.认识硝酸在生产中的应用和对生态环境的影响。
3.能有意识运用所学的知识或寻求相关证据参与社会性议题(如雾霾防治、水体保护等)的讨论。
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氮的循环PPT,第二部分内容:新知探究
硝酸的性质 人类活动对氮循环和环境的影响
[自学新教材]
阅读教材,回答下列问题:
1.硝酸是一种重要的化工原料,可用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等,也是实验室中重要的化学试剂。如图是某品牌硝酸的商标说明的一部分。
(1)性状描述中提到硝酸易分解,请写出硝酸分解的化学方程式:____________________________________。
(2)纯净的硝酸应为无色透明液体,为什么说明中关于性状的描述为“无色或淡黄色透明液体”:_________________。
(3)根据性状描述,实验室中应如何存放硝酸:___________。
2.硝酸是一种强酸,具有酸的通性,能与碱发生中和反应,与碱性氧化物、某些盐发生复分解反应。硝酸又是一种强氧化性酸,与金属反应不生成氢气。
(1)写出硝酸与NaOH溶液、Na2O、Na2CO3反应的化学方程式:__________________、______________________、
__________________________________________。
(2)完成下面实验。
①铜片与浓(稀)硝酸的反应
②铁片与浓(稀)硝酸的反应
(3)冷的浓硝酸可以用铁质或铝质容器盛放,原因是_________________________________。
提示:(1)HNO3+NaOH===NaNO3+H2O
2HNO3+Na2O===2NaNO3+H2O
2HNO3+Na2CO3===2NaNO3+CO2↑+H2O
(2)①有气泡产生,反应剧烈,气体呈红棕色,溶液变绿色 有气泡产生,反应较缓慢,气体无色,在试管上部气体变红棕色,溶液变蓝色
Cu+4H++2NO-3===Cu2++2NO2↑+2H2O
3Cu+8H++2NO-3===3Cu2++2NO↑+4H2O
②无明显现象 有气泡产生,反应较快,气体无色,在试管上部变红棕色,溶液变棕黄色
钝化 Fe+4H++NO-3===Fe3++NO↑+2H2O
(3)常温下,浓硝酸可以使铁、铝因表面形成致密的氧化膜而钝化,保护内部的金属不再与酸反应
3.人类的固氮活动使活化氮的量大大增加,这一趋势虽然有助于农产品产量的提高,但也会给全球生态环境带来压力。
(1)自然界中活化氮的主要形态有____________。
(2)以NO、NO2为主的氮氧化物是形成_______________的一个重要原因。当进入水体的氮元素的含量增大时,会造成水体的________,导致藻类疯长。
(3)减少人类活动对氮循环和环境的影响,主要应该采取的措施有___________________________________________。
[落实新知能]
1.硝酸
(1)物理性质
纯净的硝酸为无色、有刺激性气味的液体,熔点低,易挥发,在空气中呈“白雾”状,质量分数为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。
a.使指示剂变色:稀硝酸能够使紫色石蕊溶液变红;浓硝酸能够使紫色石蕊溶液先变红后褪色。
b.与碱(NaOH)发生中和反应:
HNO3+NaOH===NaNO3+H2O。
c.与碱性氧化物(CuO)反应:
2HNO3+CuO===Cu(NO3)2+H2O。
d.与盐(CaCO3)发生复分解反应:
CaCO3+2HNO3===Ca(NO3)2+CO2↑+H2O。
②不稳定性:
见光或受热易分解,化学方程式为4HNO3===========受热或光照4NO2↑+O2↑+2H2O。硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黄色。
2.人类活动对氮循环和环境的影响
(1)活化氮的量大大增加的原因
化石燃料的消耗量急剧增加、化学合成氮肥的量迅速上升、豆科植物的栽种面积陆续扩大,人类的固氮活动导致活化氮的量大大增加。
(2)含氮物质的主要来源
①大气中的氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧、植物体的焚烧、农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。
②水体中的氮元素主要来源于工业废水、生活污水、农田灌溉以及水产养殖所投入的肥料和饵料等。
(3)含氮物质对环境的影响
①氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成光化学烟雾。
(3)含氮物质对环境的影响
①氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成光化学烟雾。
②氮氧化物是雾霾的主要成分之一。
③氮氧化物与降水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的组成成分。
④进入水体中的氮元素的含量增大时,会造成水体富营养化,导致藻类疯长。
(4)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、土壤和水体中含有氮元素的物质的量。
②增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力。
3.常见环境污染及危害
[演练新学考]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)常温下,浓硝酸可以使铁和铝发生钝化而不反应( )
(2)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( )
(3)氮氧化合物也可以形成酸雨( )
(4)实验室中可以用锌与稀硝酸反应制取氢气( )
2.下列环境问题与所对应的物质无关的是( )
A.酸雨——SO2
B.室内空气污染——N2
C.温室效应——CO2
D.臭氧层破坏——氟氯烃
3.(2019•北京合格考)常温下,下列溶液可用铁质容器盛装 的是( )
A.稀硝酸 B.稀硫酸
C.浓硝酸 D.浓盐酸
4.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.硝酸可氧化Fe2+
D.可用铁或铝制品盛装浓硝酸
5.浅绿色的Fe(NO3)2溶液中逐滴加入少量稀盐酸时,溶液的颜色变化应该是( )
A.颜色变浅 B.变为红色
C.没有改变 D.变为黄色
硝酸与金属反应的有关计算
[难度增一点]
[典例] 将7.68 g铜与50 mL一定浓度的硝酸恰好完全反应,产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为 4.48 L。请回答:
(1)NO的体积为_______L,NO2的体积为_______L。
(2)被还原的硝酸的物质的量是________mol。
(3)硝酸的物质的量浓度是________mol•L-1。
(4)欲使铜和硝酸产生的气体收集于一倒置于水槽的容器中,当充入标准状况下O2________L时,使水充满容器。
[知能深一点]
硝酸与金属反应的有关计算
1.一般分析
(1)反应通式:M+HNO3→M(NO3)n+还原产物+H2O。
(3)HNO3的物质的量:
①起氧化作用的HNO3转化为气体(NO、NO2)时,气体的物质的量等于被还原的酸的物质的量。
②起酸性作用的HNO3转移到生成物的盐中,可以根据金属阳离子的物质的量求出。
③没有参加反应的HNO3,可根据溶液中H+的物质的量求出。
2.常见反应
浓硝酸与Cu反应时,若Cu过量,反应开始时浓硝酸的还原产物为NO2,但随着反应的进行,硝酸变稀,其还原产物将为NO,最终应得到NO2与NO的混合气体,可利用守恒规律求解有关Cu、HNO3和混合气体之间的量的关系,硝酸与其他金属(过量)反应的情况与此类似。
[选考难一点]
1.金属镁跟一定浓度的硝酸反应,假定只有单一的还原产物。当参加反应的金属镁与被还原的HNO3的物质的量之比为2∶1时,还原产物是( )
A.NO2 B.NO
C.N2O D.N2
2.锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水。当生成 1 mol硝酸锌时,被还原的硝酸的物质的量为( )
A.2 mol B.1 mol
C.0.5 mol D.0.25 mol
3.将1.92 g Cu和一定量的浓HNO3反应,随着Cu的不断减少,反应生成气体的颜色逐渐变浅,当Cu反应完毕时,共收集到气体1.12 L(标准状况),则反应中消耗HNO3的物质的量为( )
A.0.11 mol B.0.05 mol
C.1 mol D.1.05 mol
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