2021年高中化学 第三章 第2节 第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响练习 鲁科版必修1

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实用文档 2021年高中化学 第三章 第2节 第3课时 硝酸

人类活动对氮循环和环境的影响练习 鲁科版必修1

1．掌握硝酸的物理性质和化学性质。

2．了解人类活动对氮循环的影响，知道酸雨、光化学烟雾和富营养化等环境问题。

3．了解如何减少氮氧化物的排放，树立环境保护意识。

知识清单

一、硝酸

1．物理性质。

纯硝酸为无色、有刺激性气味的液体，沸点低，易挥发，在空气中呈“白雾”状，质量分数95%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”。

2．化学性质。

(1)酸性。

硝酸具有酸的通性，能使指示剂变色，能与碱、碱性氧化物、盐等反应。如CaCO3与稀HNO3反应的化学方程式为：CaCO3＋2HNO3(稀)===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O。

1．将浓硝酸滴入紫色石蕊溶液中，有何现象？

答案：先变红后退色

(2)不稳定性。

见光或受热易分解，化学方程式为：4HNO3=====见光或受热4NO2↑＋O2↑＋2H2O 精品文档

实用文档 硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黄色。光度越强、温度越高、硝酸越浓，越易分解，因此一般将它保存在棕色细口瓶里，并置于阴凉处。

(3)强氧化性。

①与金属反应。

a．硝酸具有强氧化性，能与除金、铂、钛以外的大多数金属反应。Cu与浓HNO3、稀HNO3反应的化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋4H2O；3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。

b．钝化：常温时浓硝酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，所以可以用铁容器或铝容器盛放浓硝酸。

②与非金属反应。

炭与浓硝酸反应的化学方程式为C＋4HNO3(浓)=====△CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。

2．硝酸与铜反应时，硝酸体现了哪些性质？

答案：硝酸体现了氧化性和酸性。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。

3．浓硝酸与稀硝酸哪个氧化性强？

答案：浓硝酸氧化性强。一种物质氧化性的强弱取决于其得电子能力的强弱，与同一种还原剂(如铜)反应时，浓硝酸反应更剧烈，更容易得电子，氧化性更强。 精品文档

实用文档 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、硝酸盐等，也是实验室里的重要化学试剂。

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。

化石燃料燃烧植物体焚烧土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化――→产生氮氧化物――→危害

――→与碳氢化合物产生光化学烟雾发生反应――→与水发生反应形成酸雨硝酸与亚硝酸

工业废水农业废水――→危害水体富营养化

2．减少人类活动对氮循环和环境的影响的措施。

(1)控制进入大气、陆地和海洋的有害物质的数量。

(2)增强生态系统对有害物质的吸收能力，如保护森林、植树造林等。

活学活用

1．对于硝酸的物理性质，下列叙述不正确的是(B)

A．可以与水以任意比互溶

B．不易挥发 精品文档

实用文档 C．有刺激性气味

D．质量分数在95%以上的硝酸为发烟硝酸

解析：硝酸易挥发，故B项不正确。

2．硝酸是一种重要的工业原料。

(1)实验室中通常保存在棕色试剂瓶中，原因是4HNO3(浓)=====光或热4NO2↑＋O2↑＋2H2O(用化学方程式表示)。

(2)储运浓硝酸时通常用铁罐或铝罐，原因是常温时，浓硝酸可使铁、铝钝化。

(3)硝酸是一种易挥发性的酸，当两支分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒靠近时会产生大量白烟，白烟的成分是NH4NO3。

(4)工业上通常用氨催化氧化法制硝酸，写出氨催化氧化的化学方程式：4NH3＋5O2=====高温催化剂4NO＋6H2O

硝酸工厂尾气的主要危害是形成酸雨和光化学烟雾。

3．将浓HNO3与下列“物质(或方法)”的“反应情况”和“表现性质”用短线连接。

物质或方法 反应情况 表现性质

①Fe a．不反应 Ⅰ.不稳定性

②蓝色石蕊试纸 b．生成相应的硝酸盐 Ⅱ.酸性 精品文档

实用文档 ③Cu c．常温下钝化 Ⅲ.强氧化性

④加热 d．先变红后退色

⑤Pt e．生成相应气体氧化物

⑥C f．分解

解析：浓HNO3具有酸性能使指示剂变色，并能氧化指示剂。浓HNO3具有强氧化性，常温下使Fe、Al钝化，与Cu反应生成Cu(NO3)2，与非金属C加热生成CO2气体，但不能与Pt、Au反应。在加热或见光时易分解。

答案：①－c－Ⅲ，②－d－Ⅱ、Ⅲ

③－b－Ⅱ、Ⅲ，④－f－Ⅰ

⑤－a，⑥－e－Ⅲ

知识点一 硝酸的强氧化性

硝酸是强氧化性酸，显强氧化性的是最高价态＋5价氮元素，反应中N元素得到电子转化为较低价态。

1．硝酸与金属反应。

硝酸能够与除Pt、Au、Ti以外的几乎所有的金属发生反应，硝酸与金属反应无H2生成，而生成N的低价化合物。通常情况下，浓硝酸与金属反应生成的主要是NO2，稀HNO3与金属反应生成的主要是NO。硝酸越稀还原产物的价态越低。

(1)硝酸与铜的反应。 精品文档

实用文档 Cu与浓HNO3反应的现象：反应剧烈，生成红棕色气体，溶液变蓝。

化学方程式：Cu＋ 4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

Cu与稀HNO3反应的现象：反应较缓慢，放出无色气体，然后又立即变为红棕色，溶液变蓝。

化学方程式：3Cu＋ 8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

(2)硝酸与Fe、Al的反应。

Fe、Al等金属在常温下遇浓硝酸发生钝化现象。钝化有新物质生成，是化学变化。

稀硝酸与铁反应：

HNO3过量：Fe ＋ 4HNO3(稀)===Fe (NO3)3＋NO↑＋2H2O

Fe过量：3Fe ＋ 8HNO3(稀)===3Fe (NO3)2＋2NO↑＋4H2O

2．浓硝酸与非金属反应。

(1)可将C、S、P等非金属氧化成最高价氧化物或含氧酸。如S＋6HNO3(浓)=====△H2SO4＋6NO2↑＋2H2O。

(2)一般只有浓HNO3在加热时才与非金属反应。

3．硝酸与具有还原性的化合物反应。

硝酸可氧化具有还原性的化合物，如I－、Br－、SO2、Fe2＋、S2－、SO2－3等。

NO－3在酸性溶液中与具有还原性的离子如Fe2＋、S2－、SO2－3等均不能大量共存。 精品文档

实用文档 4．浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红，后退色。

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NO－3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NO2和NO的混合物，最终溶液中仍有NO－3。

某兴趣小组设计出下图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。

(1)实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，微热c，其目的是________________________________________________________________________。

(2)在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 浓硝酸，c中反应的化学方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

再由a向c中加入2 mL蒸馏水，c中的实验现象是________。 精品文档

实用文档 (3)下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是________，理由是________。

方案 反应物

甲 Cu、浓HNO3

乙 Cu、稀HNO3

丙 Cu、O2、稀HNO3

解析：加2 mL蒸馏水，浓HNO3的浓度减小，化学反应速率减慢。

甲：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

乙：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

丙：2Cu＋O2=====△2CuO

CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O

甲、乙分别有污染环境的NO2与NO生成，而且甲、乙、丙制取1 mol的Cu(NO3)2时，消耗硝酸分别为：4 mol，83 mol，2 mol，所以丙方案最佳。

答案： (1)检查装置气密性

(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O反应变缓，气体颜色变浅

(3)丙 制得等量的Cu(NO3)2耗酸量最少，无污染

►变式训练

1．用图中的简易装置可以进行气体的制取和收集。 精品文档

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(1)实验前检查装置的气密性的操作是________。

(2)拔开试管a的橡皮塞，加入10 mL 6 mol·L－1的稀硝酸和1 g薄铜片，立即用带有导管的橡皮塞塞紧试管口。请写出试管a中所发生的所有反应的化学方程式________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)从反应开始到反应结束，预期在试管a中可以观察到哪些现象？请依次逐一写出________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有气泡从管口冒出。试说明反应开始时，导管中水面先上升的原因____________________________________________________________________