《氮的循环》物质的性质与转化PPT(第3课时硝酸人类活动对氮循环和环境的影响)
第一部分内容：素养目标
1.通过学习硝酸与金属、非金属的反应,能从元素价态变化视角体验科学探究的乐趣,基于实验事实推出硝酸的性质。
2.了解硝酸的用途以及人类活动对氮循环的影响,树立环境保护意识,体验化学工作者科学态度与社会责任的核心价值观。
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氮的循环PPT，第二部分内容：课前篇自主预习
知识铺垫
1.酸的通性
(1)使酸碱指示剂变色(如使紫色石蕊变红)。
(2)与活泼金属发生置换反应。
(3)与碱性氧化物反应,生成盐和水。
(4)与碱发生中和反应。
(5)与盐发生复分解反应。
2.在实验室和化工生产中常用的酸有盐酸、硫酸、硝酸(化学式为HNO3)、醋酸(CH3COOH)。
新知预习
一、硝酸
1.物理性质
纯净的硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体,熔点为
-42 ℃,沸点为83 ℃,密度为1.5 g·cm-3。通常市售硝酸中HNO3的质量分数为68%~70%,密度约为1.42 g·cm-3。HNO3的质量分数为95%以上的浓硝酸在空气中由于挥发出硝酸蒸气会产生发烟现象,通常叫作发烟硝酸。
2.化学性质
(1)酸的通性:电离方程式为________________。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
(3)强氧化性
3.用途
硝酸是一种重要的化工原料,可用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等。在实验室里,硝酸是一种重要的化学试剂。
【微思考1】为什么浓硝酸一般呈黄色?如何消除其黄色?
提示:纯硝酸为无色液体,由于HNO3分解产生的NO2又溶于其中,故浓硝酸一般呈黄色;向浓硝酸中通入O2,可以消除其黄色。
二、人类活动对氮循环和环境的影响
1.含氮物质的来源及其危害
2.减少人类活动对氮循环和环境影响的措施
(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。
【微思考2】氮氧化物对环境的污染有哪些?
提示:常见的污染类型
(1)光化学烟雾:NOx在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系列光化学反应,产生了一种有毒的烟雾。
(2)酸雨:NOx排入大气中后,与水反应生成HNO3和HNO2,随雨雪降到地面。
(3)破坏臭氧层:NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。
(4)NO与血红蛋白结合使人中毒。
自主测试
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)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。( )
(4)氮氧化合物也可以形成酸雨。( )
答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)√
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
解析:浓硝酸易分解产生NO2 ,NO2溶于浓硝酸使硝酸呈黄色。
3.下列反应中,硝酸既表现了氧化性又表现了酸性的是( )
A.C+浓硝酸 B.Cu+稀硝酸
C.CuO+浓硝酸 D.NaOH+HNO3
答案:B
解析:A项中的反应,硝酸只表现了氧化性; B项,Cu与稀硝酸反应既表现了氧化性又表现了酸性;C项、D项中的反应,硝酸只表现了酸性。
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氮的循环PPT，第三部分内容：课堂篇探究学习
硝酸的氧化性
问题探究
硝酸与铜反应时,体现了硝酸的哪些性质?
提示:体现了硝酸的氧化性和酸性。硝酸被还原成氮的氧化物体现了氧化性,与金属结合成硝酸盐体现了硝酸的酸性。
知识归纳
浓硝酸和稀硝酸均具有强氧化性,主要是由于硝酸中的+5价的氮元素具有很强的得电子能力。其主要表现为能将大多数金属(除Au、Pt之外)溶解、能与很多非金属反应以及与某些还原性化合物发生反应。
1.浓硝酸
(1)与金属单质反应。浓硝酸与金属反应生成的气体主要是NO2。
①与不活泼金属单质:
②铁和铝常温下遇浓硝酸钝化,钝化是化学变化。
(2)与非金属单质反应。浓硝酸在加热条件下能与非金属单质反应,本身被还原为NO2,非金属单质一般被氧化成氧化物或酸。
2.稀硝酸
稀硝酸常温下与绝大多数金属单质反应生成的气体主要是NO,不产生氢气。
(1)稀硝酸与铜反应
(2)稀硝酸与铁反应
特别提醒:(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_____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NO和NO2的混合物,最终溶液中仍有_____。
方法提炼守恒法突破硝酸与金属反应的计算题
(1)思维模型
(2)计算中守恒思想的应用
原子守恒法HNO3与金属反应时,一部分HNO3起酸的作用,以NO_3^"-" 的形式存在于溶液中。一部分作为氧化剂转化为还原产物,这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3的物质的量
得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应,HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量
电荷守恒法 HNO3过量时反应后溶液中不考虑OH-,则有:
c(NO_3^"-" )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金属离子)
离子方程式计算法 金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时,由于生成的硝酸盐中NO_3^"-" 在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应,因此此类题目应用离子方程式来计算,先作过量判断,然后根据完全反应的金属或H+或NO_3^"-" 进行计算,且溶液中符合电荷守恒规律
典例剖析
例1足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体恰好完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1 NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是 ( )
A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL
答案:A
对点训练1在浓硝酸中放入铜片。
(1)反应开始的化学方程式为___________________,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___________________。
人类活动对氮循环和环境的影响
问题探究
水体中的氮元素来源主要有哪些?有什么危害?
提示: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饵料和肥料等。水体中富含氮元素会导致水体富营养化,从而造成“赤潮”和“水华”。
知识归纳
1.主要环境污染
2.绿色化学
温馨提示1.pH<5.6的雨水称为酸雨。酸雨分硫酸型和硝酸型,我国酸雨类型为硫酸型,主要原因是大量含硫化石燃料的燃烧造成的。
2.“赤潮”和“水华”均是水体富营养化的结果。
典例剖析
例2下列现象的产生与人为排放大气污染物氮氧化物无关的是( )
A.温室效应 B.光化学烟雾
C.酸雨 D.水体的富营养化
答案:A
解析:氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。水体中过量的氮会对水体造成污染,会造成水体富营养化,导致藻类“疯长”。
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氮的循环PPT，第四部分内容：随堂检测
1.现有下列物质,其中必须保存在棕色试剂瓶里的是 ( )
①氯水 ②氨水 ③浓硝酸 ④浓盐酸 ⑤烧碱
A.①②③ B.①③④ C.①③ D.②⑤
答案:C
解析:氯水中的HClO、HNO3见光都易分解,因此要将氯水和浓硝酸保存在棕色试剂瓶中。
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
答案:B
解析: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.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
答案:A
解析:灼热的炭与浓硝酸的反应中硝酸只做氧化剂;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。
4.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
答案:A
解析:稀硝酸与铁反应不产生H2,应生成硝酸盐、NO和H2O。
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