3.3.3硝酸、人类活动对氮循环和环境的影响 课件-2025-2026学年高一上学期鲁科版化学必修第一册

该高中化学课件围绕硝酸的性质、工业制法及氮循环对环境的影响展开，以二战问题导入，从物质类别和化合价视角构建性质学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于结合铜与浓稀硝酸反应实验现象培养科学思维，通过酸雨、光化学烟雾实例渗透科学态度与责任，采用归纳总结和分层训练助学生深化理解，教师可高效实施核心素养导向教学。

第三章 物质的性质与转化 第3节（三）硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响 核心素养发展目标 1.从物质类别和元素化合价的角度，掌握硝酸的性质 2.通过探讨氮氧化物对环境的影响，形成保护环境，合理利用资源的观念 问题导入 一、硝酸的物理性质 1．纯硝酸为 色、易 、有 气味的 体。 2．硝酸沸点 ，易挥发。(想一想：打开盛浓硝酸的试剂瓶有什么现象？ ) 无 挥发 刺激性 液 低 产生“发烟”现象 质量分数为69%的硝酸为浓硝酸。 低沸点（83℃） 质量分数为95%以上的浓硝酸 发烟硝酸 “雾”：硝酸与空气中的水形成的小液滴 思考：实验室用硝酸钠固体和浓硫酸制取HNO3的原理是什么？ NaNO3+H2SO4(浓) ＝ HNO3↑+NaHSO4 2NaNO3+H2SO4(浓) 2HNO3↑+Na2SO4 1．酸的通性：硝酸在水溶液中可以电离出H+，具有酸的通性， 电离方程式： 。 （1)使紫色的石蕊试液变红 （2）与某些金属氧化物反应（CuO)： ； （3）与某些盐反应： ； （4）与碱反应： 2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2O 2HNO3 +CaCO3=Ca(NO3)2 +CO2↑+ H2O 2HNO3+Cu(OH)2=Cu(NO3)2+2H2O HNO3==NO3-+H+ 二、硝酸的化学性质 思考：能否用活泼金属和硝酸反应制得氢气？ 硝酸具有强氧化性，和金属反应一般不生成氢气 2.硝酸的强氧化性 ①硝酸与大部分的金属能反应 与稀硝酸反应： （1）现象： （2）结论： 铜片缓慢溶解；表面缓慢产生气泡；试管口部出现红棕色气体；溶液由无色变为蓝色。 铜与稀硝酸缓慢反应，生成NO和Cu2＋ 与浓硝酸反应： （1）现象： （2）结论： 铜片逐渐溶解；铜片表面快速产生气泡；液面上空出现红棕色气体；溶液由无色变为绿色 铜与浓硝酸剧烈反应，生成NO2和Cu2＋ 2.硝酸的强氧化性 Cu +4HNO3（浓）===Cu(NO3)2+2NO2 ↑ +2H2O 3Cu +8HNO3（稀）====3Cu(NO3)2+2NO ↑ +4H2O 硝酸能与除 金 、 铂 、 钛 以外的大多数金属反应 硝酸与金属反应表现了强氧化性和酸性。 HNO3（稀）→NO HNO3（浓）→NO2 思考：如果把金属铜换成铁片或铝片，还会有相同的现象吗？ （2）使金属钝化：常温下，浓硝酸可使 铁 、 铝 表面形成致密的氧化膜而钝化。所以可以用铁质或铝制容器盛放冷的浓硝酸。 （3）与非金属反应：浓硝酸还能把碳、硫、磷等非金属单质氧化为最高价氧化物或最高价含氧酸。 （4）与还原性物质反应：如与S2-、H2S、SO2、 SO32-、Fe2+、I-等反应。 Fe＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 硝酸与非金属反应 只表现了强氧化性。 C+4HNO3(浓)==== CO2 ↑+ 4NO2 ↑ +2H2O △ S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O P+5HNO3(浓) H3PO4+5NO2↑+H2O △ ==== ==== NO3－(H＋)不能共存 (1)浓稀硝酸均具有强氧化性：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，（极稀的硝酸还可能被还原为N2、NH4+）。硝酸与金属反应表现了强氧化性和酸性，不能生成氢气，变价金属氧化到最高价态。 (2)硝酸能与大多数金属(金、铂等除外)反应，但在常温下，浓硝酸能使铁、铝钝化。 归纳总结 你能不能书写浓硝酸与银及稀硝酸与过量Fe反应的化学方程式？ Ag + 2HNO3 (浓) = AgNO3 + NO2 + H2O 稀硝酸和少量铁： Fe＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 总反应：3Fe＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 如果铁过量？ 第二步反应 2Fe(NO3)3＋Fe＝3Fe(NO3)2 　3.硝酸的不稳定性 实验 实验现象 结论 化学反应方程式： 浓硝酸受热或见光易分解，具有不稳定性，分解产生NO2。 4 HNO3 ==== 2H2O+4NO2 ↑ +O2 ↑ 受热 或见光 氮元素化合价降低 ；氢元素已处最高价，不可能再升高；故氧元素的化合价必然升高 ，有O2 生成。 试管内产生红棕色气体，浓硝酸呈黄色 浓硝酸分解产生的红棕色的NO2气体溶解在溶液中，使溶液显黄色。 棕色细口玻璃瓶低温避光保存，不能用橡胶塞，原因是硝酸腐蚀橡胶。 见光易分解的试剂需要保存在棕色试剂瓶中，如：浓(稀)硝酸、氯水、硝酸盐等。 向溶液中通入氧气(或空气)， 久置的浓硝酸呈黄色如何消除？ 实验室如何保存浓硝酸？ 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 三.硝酸工业制法的反应原理 ①NH3在催化剂作用下与O2反应生成NO： ②NO进一步氧化生成NO2： ③用水吸收NO2生成HNO3： 2NO+O2 = 2NO2 3NO2+H2O = 2HNO3+NO 4NH3＋5O2 4NO＋6H2O 在酸性条件下能氧化多种还原性物质（Cu、Fe等金属，Fe2+、I-、SO32-、S2-等离子），生成无色气体遇空气变红棕色。 4.NO3－性质及检验 检验方法：取适量样品于试管中，加浓硫酸，加铜片(加热)，有无色气体生成，在试管口处变成红棕色，证明含有硝酸根离子。 1体积浓硝酸与3体积浓盐酸的混合物叫做王水，它的氧化能力更强，金（Au ）和 铂（Pt ）不溶于硝酸，但溶于王水。 (3:1) 小知识 Au＋HNO3＋4HCl＝H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O 3Pt＋4HNO3＋18HCl＝3H2[PtCl6]＋4NO↑＋8H2O 四、硝酸的用途 硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造 、 、染料等，也是实验室里重要的化学试剂。 炸药 塑料 (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)实验室可以用铜和稀硝酸制备少量的NO气体( ) (4)浓硝酸氧化性很强，常温下就可以和碳发生反应( ) (5)在铜和浓硝酸反应中，硝酸只表现出强氧化性，没有表现出酸性( ) (6)久置的浓硝酸呈黄色，是因为硝酸分解生成NO2的缘故( ) √ × 正误判断 √ × × √ 常 见 环 境 污 染 类 型 紫外线照射 氟利昂 五．常见的环境污染类型及其危害 氮氧化物 酸 雨 酸雨的形成 2NO + O2= 2 NO2 3NO2 + H2O =2HNO3+ NO 酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。分为硝酸型酸雨和硫酸型酸雨。 硝酸型 光化学烟雾 汽车尾气中的氮氧化物（NXOY）与碳氢化合物在经紫外线照射发生化学反应形成的有毒的浅蓝色烟雾。 光化学烟雾有特殊气味，会刺激眼睛、伤害植物，并能降低大气能见度。 1943美国的落杉矶光化学烟雾事件 1952年英国伦敦的烟雾事件 1961年日本四日市哮喘事件 水体富营养化 在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河湖、海湾等缓流水体，引起藻类“疯长”并覆盖在水面上，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡。 水华 浒苔 3.减少人类活动对氮循环和环境影响的措施 巩固训练 1．下列与氮循环无关的生态环境问题是(　　) A．光化学烟雾 B．白色污染 C．水体富营养化 D．酸雨 B 2．常温下，下列溶液可以用铝槽车装运的是(　　) A．氢氧化钠溶液　　　 B．浓盐酸 C．浓硝酸 D．稀硝酸 C 3．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 A 4．硝酸既有酸性又有强氧化性。下列化学反应在适宜条件下都能发生，其中硝酸只表现出酸性的是(　　) A．木炭与浓硝酸反应 B．金属铜与浓硝酸反应 C．氧化铜与浓硝酸反应 D．氧化亚铁与浓硝酸反应 C 巩固训练 1．过量的铜片与一定量的浓硝酸充分反应，生成的气体的成分是什么？为什么？ 2．金属活动性顺序表中排在氢元素前的金属与酸反应一定产生氢气吗？金属活动性顺序表中排在氢元素后的金属与酸不反应吗？ 3．Fe、Al在常温下不能溶于浓硝酸中，是因为Fe、Al不能与浓硝酸发生反应吗？ 4、Fe和稀硝酸反应，反应物的量不同时的反应有何不同？ 5．金属与硝酸的反应中，硝酸起什么作用？分别是如何体现的？ 23 23 NO3－只有在酸性条件下才有强氧化性，在中性或碱性条件下无强氧化性 24 4、在浓硝酸中放入铜片： （1）反应开始的化学方程式为 。 （2）若铜有剩余，则反应快要结束时的化学方程式是 。 （3）待反应停止后，再加入少量25%的稀硫酸，这时铜片上又有气泡产生，写出反应的离子方程式： 。 （4）4）若将12.8g铜跟足量的浓硝酸反应，铜完全溶解，共产生气体5.6L（标准状况），则所消耗的硝酸的物质的量是 。 Cu +4HNO3(浓) ＝Cu(NO3)2+2NO2 ↑ +2H2O 3Cu +8HNO3(稀) ＝ 3Cu(NO3)2+2NO ↑+4H2O 3Cu＋8H＋＋2NO3- ＝ 3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 0.65mol 0.2mol NO2 0.25mol Cu(NO3)2：0.2mol NO2 0.25mol 26 Fe(NO3)2　 0.8 26 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf58.29.100 2．硝酸与金属反应的有关计算 (1)原子守恒：n(HNO3)＝n(NOeq \o\al(－,3))＋n(还原产物中氮原子)。 (2)电子守恒：硝酸与金属反应属于氧化还原反应，氮原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。 (3)电荷守恒：Mn＋和H＋所带正电荷总数等于NOeq \o\al(－,3)所带负电荷总数。 3．将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显现象发生，当加入下列一种物质后，铜粉的质量减少，溶液呈蓝色，同时有气体逸出，该物质是(　　) A．Fe2(SO4)3 B．Na2SO4 C．KNO3 D．FeSO4 5．将一定质量铁粉加入装有100 mL某浓度的稀硝酸溶液中充分反应。容器中剩有m g的铁粉，收集到448 mL NO气体(标准状况)。 (1)所得溶液中溶质的化学式是________。 (2)原硝酸溶液的物质的量浓度为________ mol·L－1。 $