《氮的循環(huán)》物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化PPT(第3課時(shí)硝酸人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)和環(huán)境的影響)
第一部分內(nèi)容：素養(yǎng)目標(biāo)
1.通過(guò)學(xué)習(xí)硝酸與金屬、非金屬的反應(yīng),能從元素價(jià)態(tài)變化視角體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣,基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)推出硝酸的性質(zhì)。
2.了解硝酸的用途以及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)的影響,樹(shù)立環(huán)境保護(hù)意識(shí),體驗(yàn)化學(xué)工作者科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的核心價(jià)值觀。
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氮的循環(huán)PPT，第二部分內(nèi)容：課前篇自主預(yù)習(xí)
知識(shí)鋪墊
1.酸的通性
(1)使酸堿指示劑變色(如使紫色石蕊變紅)。
(2)與活潑金屬發(fā)生置換反應(yīng)。
(3)與堿性氧化物反應(yīng),生成鹽和水。
(4)與堿發(fā)生中和反應(yīng)。
(5)與鹽發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。
2.在實(shí)驗(yàn)室和化工生產(chǎn)中常用的酸有鹽酸、硫酸、硝酸(化學(xué)式為HNO3)、醋酸(CH3COOH)。
新知預(yù)習(xí)
一、硝酸
1.物理性質(zhì)
純凈的硝酸是無(wú)色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體,熔點(diǎn)為
-42 ℃,沸點(diǎn)為83 ℃,密度為1.5 g·cm-3。通常市售硝酸中HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68%~70%,密度約為1.42 g·cm-3。HNO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%以上的濃硝酸在空氣中由于揮發(fā)出硝酸蒸氣會(huì)產(chǎn)生發(fā)煙現(xiàn)象,通常叫作發(fā)煙硝酸。
2.化學(xué)性質(zhì)
(1)酸的通性:電離方程式為_(kāi)_______________。硝酸能使酸堿指示劑發(fā)生顏色變化,能與金屬、堿、堿性氧化物等反應(yīng)。
(2)不穩(wěn)定性
濃硝酸受熱或見(jiàn)光分解,化學(xué)方程式為
(3)強(qiáng)氧化性
3.用途
硝酸是一種重要的化工原料,可用于制造炸藥、染料、塑料和硝酸鹽等。在實(shí)驗(yàn)室里,硝酸是一種重要的化學(xué)試劑。
【微思考1】為什么濃硝酸一般呈黃色?如何消除其黃色?
提示:純硝酸為無(wú)色液體,由于HNO3分解產(chǎn)生的NO2又溶于其中,故濃硝酸一般呈黃色;向濃硝酸中通入O2,可以消除其黃色。
二、人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)和環(huán)境的影響
1.含氮物質(zhì)的來(lái)源及其危害
2.減少人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)和環(huán)境影響的措施
(1)控制進(jìn)入大氣、土壤和水體中含有氮元素的物質(zhì)的量。
(2)增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)含有氮元素的物質(zhì)的吸收能力。
【微思考2】氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染有哪些?
提示:常見(jiàn)的污染類(lèi)型
(1)光化學(xué)煙霧:NOx在紫外線作用下,與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。
(2)酸雨:NOx排入大氣中后,與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2,隨雨雪降到地面。
(3)破壞臭氧層:NO2可使平流層中的臭氧減少,導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。
(4)NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。
自主測(cè)試
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)常溫下鐵與濃硝酸反應(yīng),產(chǎn)生大量紅棕色氣體。( )
(2)用濃硝酸與Cu反應(yīng)制備N(xiāo)O2。( )
(3)汽車(chē)尾氣中的氮氧化物與碳?xì)浠衔锸钱a(chǎn)生光化學(xué)煙霧的元兇。( )
(4)氮氧化合物也可以形成酸雨。( )
答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)√
2.濃硝酸常呈黃色的原因是( )
A.濃硝酸易分解產(chǎn)生NO B.濃硝酸中混有Fe3+
C.濃硝酸易分解產(chǎn)生NO2 D.濃硝酸易氧化單質(zhì)C
答案:C
解析:濃硝酸易分解產(chǎn)生NO2 ,NO2溶于濃硝酸使硝酸呈黃色。
3.下列反應(yīng)中,硝酸既表現(xiàn)了氧化性又表現(xiàn)了酸性的是( )
A.C+濃硝酸 B.Cu+稀硝酸
C.CuO+濃硝酸 D.NaOH+HNO3
答案:B
解析:A項(xiàng)中的反應(yīng),硝酸只表現(xiàn)了氧化性; B項(xiàng),Cu與稀硝酸反應(yīng)既表現(xiàn)了氧化性又表現(xiàn)了酸性;C項(xiàng)、D項(xiàng)中的反應(yīng),硝酸只表現(xiàn)了酸性。
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氮的循環(huán)PPT，第三部分內(nèi)容：課堂篇探究學(xué)習(xí)
硝酸的氧化性
問(wèn)題探究
硝酸與銅反應(yīng)時(shí),體現(xiàn)了硝酸的哪些性質(zhì)?
提示:體現(xiàn)了硝酸的氧化性和酸性。硝酸被還原成氮的氧化物體現(xiàn)了氧化性,與金屬結(jié)合成硝酸鹽體現(xiàn)了硝酸的酸性。
知識(shí)歸納
濃硝酸和稀硝酸均具有強(qiáng)氧化性,主要是由于硝酸中的+5價(jià)的氮元素具有很強(qiáng)的得電子能力。其主要表現(xiàn)為能將大多數(shù)金屬(除Au、Pt之外)溶解、能與很多非金屬反應(yīng)以及與某些還原性化合物發(fā)生反應(yīng)。
1.濃硝酸
(1)與金屬單質(zhì)反應(yīng)。濃硝酸與金屬反應(yīng)生成的氣體主要是NO2。
①與不活潑金屬單質(zhì):
②鐵和鋁常溫下遇濃硝酸鈍化,鈍化是化學(xué)變化。
(2)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)。濃硝酸在加熱條件下能與非金屬單質(zhì)反應(yīng),本身被還原為NO2,非金屬單質(zhì)一般被氧化成氧化物或酸。
2.稀硝酸
稀硝酸常溫下與絕大多數(shù)金屬單質(zhì)反應(yīng)生成的氣體主要是NO,不產(chǎn)生氫氣。
(1)稀硝酸與銅反應(yīng)
(2)稀硝酸與鐵反應(yīng)
特別提醒:(1)硝酸與金屬反應(yīng)時(shí),一般既表現(xiàn)強(qiáng)氧化性,又表現(xiàn)酸性,參加反應(yīng)的硝酸部分被還原,還有一部分仍以_____形式存在。(2)濃硝酸與金屬反應(yīng)的過(guò)程中,濃度逐漸減小,還原產(chǎn)物有可能是NO和NO2的混合物,最終溶液中仍有_____。
方法提煉守恒法突破硝酸與金屬反應(yīng)的計(jì)算題
(1)思維模型
(2)計(jì)算中守恒思想的應(yīng)用
原子守恒法HNO3與金屬反應(yīng)時(shí),一部分HNO3起酸的作用,以NO_3^"-" 的形式存在于溶液中。一部分作為氧化劑轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物,這兩部分中氮原子的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)消耗的HNO3的物質(zhì)的量
得失電子守恒法HNO3與金屬的反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),HNO3中氮原子得電子的物質(zhì)的量等于金屬失電子的物質(zhì)的量
電荷守恒法 HNO3過(guò)量時(shí)反應(yīng)后溶液中不考慮OH-,則有:
c(NO_3^"-" )=c(H+)+nc(Mn+)(Mn+代表金屬離子)
離子方程式計(jì)算法 金屬與H2SO4、HNO3的混合酸反應(yīng)時(shí),由于生成的硝酸鹽中NO_3^"-" 在H2SO4提供H+的條件下能繼續(xù)與金屬反應(yīng),因此此類(lèi)題目應(yīng)用離子方程式來(lái)計(jì)算,先作過(guò)量判斷,然后根據(jù)完全反應(yīng)的金屬或H+或NO_3^"-" 進(jìn)行計(jì)算,且溶液中符合電荷守恒規(guī)律
典例剖析
例1足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng),得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體,這些氣體與1.68 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中,所有氣體恰好完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5 mol·L-1 NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,則消耗NaOH溶液的體積是 ( )
A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL
答案:A
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1在濃硝酸中放入銅片。
(1)反應(yīng)開(kāi)始的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________,現(xiàn)象為_(kāi)__________________。
(2)若銅有剩余,則反應(yīng)快要結(jié)束時(shí)的化學(xué)方程式是___________________。
(3)待反應(yīng)停止時(shí),再加入少量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的稀硫酸,這時(shí)銅片上又有氣泡產(chǎn)生,其原因是___________________。
(4)若將12.8 g銅跟一定質(zhì)量的濃硝酸反應(yīng),銅消耗完時(shí),共產(chǎn)生氣體5.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是___________________。
人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氮循環(huán)和環(huán)境的影響
問(wèn)題探究
水體中的氮元素來(lái)源主要有哪些?有什么危害?
提示:水體中的氮元素主要來(lái)源于工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)田灌溉以及水產(chǎn)養(yǎng)殖所投入的餌料和肥料等。水體中富含氮元素會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化,從而造成“赤潮”和“水華”。
知識(shí)歸納
1.主要環(huán)境污染
2.綠色化學(xué)
溫馨提示1.pH<5.6的雨水稱(chēng)為酸雨。酸雨分硫酸型和硝酸型,我國(guó)酸雨類(lèi)型為硫酸型,主要原因是大量含硫化石燃料的燃燒造成的。
2.“赤潮”和“水華”均是水體富營(yíng)養(yǎng)化的結(jié)果。
典例剖析
例2下列現(xiàn)象的產(chǎn)生與人為排放大氣污染物氮氧化物無(wú)關(guān)的是( )
A.溫室效應(yīng) B.光化學(xué)煙霧
C.酸雨 D.水體的富營(yíng)養(yǎng)化
答案:A
解析:氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個(gè)重要原因。水體中過(guò)量的氮會(huì)對(duì)水體造成污染,會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化,導(dǎo)致藻類(lèi)“瘋長(zhǎng)”。
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氮的循環(huán)PPT，第四部分內(nèi)容：隨堂檢測(cè)
1.現(xiàn)有下列物質(zhì),其中必須保存在棕色試劑瓶里的是 ( )
①氯水�、诎彼、蹪庀跛帷、軡恹}酸�、轃龎A
A.①②③ B.①③④ C.①③ D.②⑤
答案:C
解析:氯水中的HClO、HNO3見(jiàn)光都易分解,因此要將氯水和濃硝酸保存在棕色試劑瓶中。
2.下列塊狀金屬在常溫時(shí),能全部溶于足量的濃硝酸的是 ( )
A.Au B.Cu C.Al D.Fe
答案:B
解析:Au與濃硝酸不反應(yīng),Al、Fe在常溫下遇濃硝酸鈍化,不能全部溶解,Cu能與濃硝酸反應(yīng),能全部溶于足量的濃硝酸中。
3.下列反應(yīng)中硝酸只表現(xiàn)氧化性的是( )
A.灼熱的炭與濃硝酸的反應(yīng)
B.Cu與稀硝酸的反應(yīng)
C.FeO與稀硝酸的反應(yīng)
D.Fe(OH)3與硝酸的反應(yīng)
答案:A
解析:灼熱的炭與濃硝酸的反應(yīng)中硝酸只做氧化劑;Cu與稀硝酸、FeO與稀硝酸的反應(yīng)中硝酸既表現(xiàn)氧化性又表現(xiàn)酸性;Fe(OH)3與硝酸的反應(yīng)中硝酸只表現(xiàn)酸性。
4.下列有關(guān)硝酸反應(yīng)的敘述中,錯(cuò)誤的是( )
A.稀硝酸與鐵反應(yīng),有氫氣放出
B.濃硝酸跟銅反應(yīng),有二氧化氮?dú)怏w放出
C.硝酸跟碳酸鈉反應(yīng),有二氧化碳?xì)怏w放出
D.硝酸受熱時(shí),有二氧化氮、氧氣放出
答案:A
解析:稀硝酸與鐵反應(yīng)不產(chǎn)生H2,應(yīng)生成硝酸鹽、NO和H2O。
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