第3节 氮的循环 第3课时（教学课件）化学鲁科版2019必修第一册

第三节 氮的循环 第3课时 硝酸的性质及人类活动对氮循环和环境的影响 鲁科版2019必修第一册 第二章 物质的性质与转化 硝酸的性质 壹 人类活动对氮循环和环境的影响 贰 知识导航 新课导入 （强水）：西洋人所造，性最猛烈，能蚀五金。王怡堂先生云∶其水至强，五金八石皆能穿漏，惟玻璃可盛。 此水性猛烈，不可服食。西人凡画洋画，必须镂板于铜上者，先以笔画铜，或山水人物，以此水渍其间一昼夜，其渍处铜自烂，胜于雕刻。 中医书籍《本草纲目拾遗》记载： 强水是什么？ 新课导入 二战时期 玻尔巧藏金奖章 活动 · 探究 新知学习01 硝酸的性质——物理性质 常用浓硝酸质量分数为68％-70％。质量分数95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。 “雾”：硝酸与空气中的水形成的小液滴 颜色状态 气味 挥发性 溶解性 无色液体 刺激性气味 易挥发 低沸点（83℃） 与水任意比互溶 用硝酸钠固体和浓硫酸可以制取HNO3吗？ 2NaNO3+H2SO4(浓) 2HNO3↑+Na2SO4 在空气中遇水蒸气产生白雾 高沸制低沸 实验室制HCl：2NaCl+H2SO4(浓) HCl↑+Na2SO4 活动 · 探究 ①浓硝酸通常保存在棕色试剂瓶中，这是为什么？ ②久置的浓硝酸为什么呈黄色？ ③从化合价升降的角度预测另一种产物是什么？ 浓硝酸受热或见光易分解 4HNO3 4NO2↑＋O2↑＋2H2O 受热或光照 通常保存在玻璃塞的棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。 4NO2+O2+2H2O==4HNO3 向浓硝酸中通入O2 ,可以消除其黄色。 新知学习01 硝酸的性质——不稳定性 活动 · 探究 预测依据 酸的通性 从物质类别和氮元素的化合价两个角度，预测硝酸的化学性质。 强氧化性 HNO3 = H++NO3- 稀硝酸和浓硝酸都有强氧化性 由于HNO3中的N +5价，处在最高价 氧化性强弱：浓HNO3>稀HNO3 新知学习01 硝酸的性质——化学性质 ①使指示剂变色： ②与碱发生中和反应： ③与碱性氧化物反应： ④与某些盐反应： ⑤与金属反应： HNO3+ NaOH = NaNO3 + H2O 2HNO3+ CuO = Cu(NO3)2 + H2O 2HNO3+ Na2CO3 = 2NaNO3 + H2O + CO2↑ 稀硝酸使紫色石蕊试剂变红， 浓硝酸使紫色石蕊试剂先变红后褪色 是生成H2吗？ 新知学习01 硝酸的性质——酸的通性 （1）与金属反应： 实验 现象 实验结论 Cu+浓HNO3 Cu+稀HNO3 稀硝酸和铜生成了NO2吗? 不是，2NO+O2=2NO2 反应剧烈，铜片溶解，溶液变为绿色，生成红棕色气体 反应慢，铜片溶解，溶液变为蓝色，生成无色气体，遇到空气变为红棕色。 铜与浓、稀硝酸的反应 铜和稀硝酸常温下缓慢反应生成NO 3Cu＋8HNO3(稀)== 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO2 Cu＋4HNO3(浓)== Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 体现了硝酸的氧化性、酸性 新知学习01 硝酸的性质——强氧化性 思考 足量的Cu中加入少量的浓硝酸 , 可能会发生什么反应? (3) 反应停止后，如果在溶液中再加入足量盐酸，会出现什么情况? (1) 一开始是铜与浓硝酸反应: Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (2) 随着反应进行，硝酸由浓变稀，则发生： 溶液中存在NO3-，它遇到H+后，会继续氧化铜。 3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 硝酸的强氧化性的实质是NO3-在酸性（H+）条件下体现出来的 （1）与金属反应： 实验 现象 实验结论 Fe+稀HNO3 Fe+浓HNO3 铁与浓、稀硝酸的反应 铁与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO 发生钝化 体现了硝酸的氧化性 铁片溶解，试管中有无色气体产生 化学变化 在常温下，浓硝酸(或浓硫酸)能使Fe、Al表面形成致密的氧化膜而钝化。 Fe+4HNO3（稀）=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 【思考】向稀硝酸中加入过量铁片会发生什么反应？ 3Fe+8HNO3（稀）=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O 稀硝酸与铁反应，当硝酸过量时，产物为Fe(NO3)3，当铁过量时为Fe(NO3)2 新知学习01 硝酸的性质——强氧化性 （1）与金属反应： 铁与浓、稀硝酸的反应 新知学习01 硝酸的性质——强氧化性 硝酸与金属反应不能生成氢气。硝酸浓度不同，其还原产物不同，一般情况下，浓硝酸被还原为NO2，稀硝酸被还原为NO 硝酸能与大多数金属(金、铂等除外)反应，将金属氧化为高价态金属的硝酸盐。但在常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化 热的浓硝酸可将非金属单质(碳、硫、磷等)氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸 硝酸的强氧化性还表现在可以氧化具有还原性的化合物或离子，如SO2、FeO、Fe2＋、Br－、I－、S2－、SO32- 等均能被硝酸氧化 新知学习01 硝酸的性质——强氧化性 硝酸与金属反应规律 归纳总结 （2）与非金属反应（C、S、P等） 新知学习01 硝酸的性质——强氧化性 现象：红热的木炭在浓硝酸中燃烧，产生红棕色气体 P+5HNO3(浓) = 5NO2↑+H3PO4+H2O S+6HNO3(浓) = 6NO2↑+H2SO4 +2H2O C+4HNO3(浓) = 4NO2↑+CO2↑+2H2O 硝酸表现氧化性 生成最高价含氧酸 浓硫酸 HNO3 稳定性 酸的通性 与Cu反应 钝化现象 与C反应 吸水性 脱水性 浓硫酸与硝酸的比较 新知学习01 硝酸的性质——强氧化性 使Fe、 Al 钝化 浓硝酸使Fe、 Al 钝化 有吸水性、脱水性 无 Cu+2H2SO4 (浓)==== CuSO4+ SO2↑+2H2O △ 2H2SO4(浓)+C === 2SO2↑+CO2↑+2H2O △ 稳定 不稳定 是 是 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+ 2NO2↑+2H2O 4HNO3(浓)+C=4NO2↑+CO2↑+2H2O 活动 · 探究 新知学习01 硝酸的性质——用途 活动 · 探究 新知学习02 人类活动对氮循环和环境的影响 煤、石油和某些金属矿物中含有硫，在燃烧或冶炼时往往会生成二氧化硫。在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应，生成氮氧化物。 这些气体对空气和我们的生活环境能造成什么影响呢？ 活动 · 探究 新知学习02 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．工业废水和农业废水排放造成水体富营养化。 4．氮氧化物与水反应生成硝酸和亚硝酸，形成酸雨 NOX、灰尘、H2SO4、有机碳氢化合物 伦敦光化学烟雾 洛杉矶光化学烟雾 氮氧化物引起的环境问题 活动 · 探究 新知学习02 人类活动对氮循环和环境的影响 酸雨的定义 酸雨：pH＜5.6 的雨水 雨水一般呈弱酸性， pH≈5.6 CO2+H2O H2CO3 排放的酸性气体未经处理而排放到空气中，可能导致降雨的酸性增强 活动 · 探究 新知学习02 人类活动对氮循环和环境的影响 S SO2 SO3 H2SO4 硫酸型酸雨：煤、石油等化石燃料的燃烧和某些含硫的金属矿物的冶炼 硝酸型酸雨：汽车尾气以及硝酸工业废气等 主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。 NO HNO3 N2 NO2 酸雨的成因 活动 · 探究 新知学习02 人类活动对氮循环和环境的影响 导致地下水中重金属元素含量增加，污染水源 直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化 加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀 酸雨的危害 活动 · 探究 新知学习02 人类活动对氮循环和环境的影响 酸雨的防治 消除污染源，改变能源结构，开发利用清洁能源 活动 · 探究 新知学习02 人类活动对氮循环和环境的影响 对酸性物质的排放加以控制 控制汽车尾气排放 燃料脱硫处理，废气 中二氧化硫回收利用 酸雨的防治 活动 · 探究 新知学习02 人类活动对氮循环和环境的影响 健全法律法规，严格规定污染物的排放标准，提高环境保护意识 酸雨的防治 活动 · 探究 新知学习02 人类活动对氮循环和环境的影响 环境污染 形成原因 主要危害 温室效应 大气中CO2含量不断增加 全球变暖，冰川融化 酸雨 SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化，腐蚀建筑物 光化学烟雾 氮氧化物和碳氢化合物的排放 危害人体健康和植物生长 臭氧空洞 氮氧化物和氟氯代烃的排放 地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧 赤潮和水华 含磷洗衣粉的大量使用及废水的任意排放 使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华 白色污染 聚乙烯塑料的大量使用、任意丢弃 破坏土壤结构和生态环境 常见的环境污染 1．关于硝酸的说法中正确的是（ ） A．硝酸电离出的H+，能被Zn还原成H2 B．常温下，向浓HNO3中投入Fe片，会产生大量的红棕色气体 C．王水是浓硝酸和浓盐酸体积比为3∶1的混合物，能溶解金和铂 D．浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 随堂演练 D 2．已知：2Fe+3Br2=2FeBr3，2Fe3++2I-=2Fe2++I2， 3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，现将Fe(NO3)2溶液分别滴入到以下溶液中： ①H2SO4；②HNO3；③溴水；④碘水。其中能使Fe2+转变成Fe3+的是（ ） A．只有②③ B．①②③ C．②③④ D．全部 随堂演练 B 随堂演练 3. 将1.92 g铜粉与一定量的浓硝酸反应，当铜粉完全反应时收集到气体1.12 L(标准状况下)。则所消耗硝酸的物质的量是(　　) A．0.12 mol B．0.11 mol C．0.09 mol D．0.08 mol 原子守恒法:n(总HNO3)＝n(体现氧化性)＋n(体现酸性) Cu ~ Cu(NO3)2 ~2HNO3 0.03mol 0.03mol 0.06mol NO NO2 ~ HNO3 n(总HNO3)＝0.03×2+0.05=0.11 0.05mol 0.05mol B 演示完毕 感谢聆听 分层作业见本课时word $$