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-【导与练】2023-2024学年高中化学必修第一册同步全程学习全书word（新教材，鲁科版）

第3课时　硝酸　人类活动对氮循环和环境的影响 1.通过了解人类活动对氮循环的影响,认识酸雨、光化学烟雾和水体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,树立环境保护的意识。 2.通过对浓硝酸性质的实验探究,掌握硝酸的物理性质、化学性质以及实验现象,并能书写其反应的化学方程式。 3.通过从氮元素价态、物质类别的角度对氮及其化合物的性质进行预测,并设计实验进行验证,加强研究物质性质的程序的运用。 学习任务1　硝酸的性质 1.硝酸的性质 (1)实验探究。 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 开始产生少量无色气体,后反应逐渐加快,气体在试管上部变为红棕色,溶液逐渐变蓝,固体逐渐溶解 铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO气体 反应剧烈,产生大量红棕色气体,溶液逐渐变绿,固体逐渐溶解 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 (2)物理性质。 颜色 气味 状态 密度 特性 无色 刺激性 液态 ρ(HNO3)>ρ(H2O) 易挥发 (3)化学性质。 ①酸的通性。 电离方程式为HNO3H++N 。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。 a.浓硝酸受热或见光分解,化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。 b.保存方法:保存在棕色试剂瓶里,放置在阴凉处。 ③强氧化性。 2.用途 (1)重要的化工原料,用于制造炸药、染料、塑料和硝酸盐等。 (2)在实验室里是一种重要的化学试剂。 判断正误。[正确的打“√”,错误的打“×”] (1)浓硝酸易挥发,因此打开浓硝酸的瓶口会出现大量白雾。(　　) (2)常温下,将铝片放入浓硝酸,无明显现象,是因为铝和浓硝酸不反应。(　　) (3)稀硝酸与金属反应时生成NO,化合价降低得多,稀硝酸的氧化性强于浓硝酸。(　　) (4)浓硝酸的氧化性很强,常温下就可以和碳发生反应。(　　) 答案:(1)√　(2)×　(3)×　(4)× 　　硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸,是一种重要的化工原料。浓硝酸是强氧化剂,遇有机物、木屑等能引起燃烧。硝酸与金属反应时,其还原产物因硝酸浓度的不同而有变化,一般来说,硝酸浓度越高,平均每分子硝酸得到的电子数越少,浓硝酸的还原产物主要为NO2,稀硝酸的还原产物主要为NO。如果硝酸的浓度很稀,硝酸就可能会被还原为氮元素的化合价更低的物质。为探究硝酸与金属的反应产物,某化学小组利用装置Ⅰ设计如下实验(酸液均过量): 酸液 金属片 试管中现象 试管收 集气体 稀盐酸 铜片 无 无 铁片 溶液逐渐变为浅绿色;铁片逐渐溶解;产生气泡 无色气体 稀硝酸 铜片 溶液变为蓝色;铜片逐渐溶解;开始产生无色气体,后变红棕色 无色气体 铁片 溶液逐渐变为棕黄色,铁片逐渐溶解;开始产生无色气体,后变红棕色 无色气体 浓硝酸 铜片 溶液变为绿色;铜片逐渐溶解;产生红棕色气体 无色气体 铁片 无明显现象 无 探究1　硝酸的强氧化性及还原产物 问题1:如何验证铁片与稀盐酸、稀硝酸反应生成的气体不同? 提示:堵住试管口,取出试管放开手指,气体变为红棕色,证明气体为NO;气体颜色无变化,则气体是H2。 问题2:盐酸与硝酸都是强酸,为什么稀盐酸与铜片不反应,而硝酸则能与铜片反应? 提示:稀盐酸中显氧化性的是H+,只能氧化活泼金属,生成H2;硝酸中N的氧化性远强于H+的氧化性,可以氧化不活泼的金属铜,生成氮的氧化物。 问题3:铁片与浓硝酸不反应,却可以与稀硝酸反应,是否说明稀硝酸的氧化性更强? 提示:否。铁片与浓硝酸在常温下发生钝化,钝化是因为浓硝酸的氧化性更强,迅速在Fe片表面形成一层致密的氧化膜,阻止了反应的进一步发生。 问题4:有同学提出,这个实验不能证明稀硝酸被还原生成NO,应该用装置Ⅱ进行浓、稀硝酸的还原产物对照,以确定还原产物的不同,应该如何操作? 提示:因为如果生成了NO2,用排水法收集到的也是NO。通过A向U形管中加入硝酸溶液至没过铜片,观察收集到的气体的颜色。 探究2　硝酸与金属反应的计算方法 　　某兴趣小组的同学取9.6 g Cu与一定量的浓硝酸反应,金属全部溶解。生成气体的体积在标准状况下为4.48 L。将溶液稀释为1 L,测得溶液中的c(H+)=0.1 mol·L-1。 问题5:生成的4.48 L气体都是NO2吗?判断依据是什么?你能确定这4.48 L气体的成分吗? 提示:不是。随反应进行,硝酸浓度降低,可能会生成NO气体。根据得失电子守恒,0.15 mol(9.6 g)Cu失去0.3 mol电子,只生成NO2,应该得到标准状况下6.7