2022-2023学年新教材高中化学 第3章 物质的性质与转化 第3节 氮的循环 第3课时 硝酸、氮循环对环境的影响学生用书 鲁科版必修第一册.docx

1、第3课时硝酸、氮循环对环境的影响学业要求1通过对浓硝酸性质的学习，认识一氧化氮、二氧化氮、硝酸的物理性质、化学性质以及典型的实验现象，能书写主要反应的化学方程式，知道它们的主要应用，建立变化观念与平衡思想。2通过了解人类活动对氮循环的影响，了解酸雨、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，同时知道常见氮的化合物在实验室中的安全使用注意事项，培养科学态度与社会责任。3从氮元素价态、物质类别角度构建氮及其化合物的转化关系，并能够应用其分析解释实验现象及物质的保存、检验、分离等问题；能够预测陌生的含有氮元素物质的性质、反应或实验现象，设计方案制备含有氮

2、元素的物质和研究它们的性质，培养科学探究与创新意识。知识网络学业基础自学思记尝试一、硝酸1物理性质纯净的硝酸是 、 、 气味的液体，熔点为 ，沸点为 ，密度为 。通常市售硝酸中HNO3的质量分数为 ，密度约为。HNO3的质量分数为以上的浓硝酸，在空气中由于挥发出会产生现象，通常叫作发烟硝酸。2化学性质（1）酸的通性：电离方程式为HNO3=HNO3-。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。浓硝酸受热或见光分解，化学方程式为。（3）强氧化性。3用途硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造、和硝酸盐等。在实验室里，硝酸是一种重要的化学试剂。二、人类活动对氮循环和

3、环境的影响1含氮物质的来源及其危害2减少人类活动对氮循环和环境影响的措施（1）控制进入大气、土壤和水体中含有氮元素的物质的量。（2）增强生态系统对含有氮元素的物质的吸收能力。即学即练1判断下列说法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。（1）硝酸可与活泼金属反应生成盐和氢气。 （）（2）浓硝酸显黄色是因为含有NO2。 （）（3）硝酸与木炭的反应既表现出氧化性又表现出酸性。 （）（4）硝酸与金属反应时，主要是5价的氮得电子。 （）（5）浓硝酸与浓盐酸按31的体积比所得的混合物叫王水。 （）（6）硝酸电离出的H能被Zn、Fe等金属还原成H2。 （）（7）常温下，向浓硝酸中投入铁片，会产生大量的红棕色

4、气体。 （）2下列反应中，不能体现HNO3的酸的通性的是 （）A4HNO3（浓）SSO24NO22H2OBHNO3NaOH=NaNO3H2OC.2HNO3CuO=Cu（NO3）2H2OD2HNO3CaCO3=Ca（NO3）2CO2H2O3下列化学反应中，一种物质过量，另一种物质仍不能完全反应的是 （）A过量的镁与浓硝酸反应B过量的浓盐酸与MnO2在加热条件下反应C过量的铜与浓硫酸在加热条件下反应D过量的稀硝酸与铁反应4C、N、S的氧化物中许多是工业上重要的化工原料，但是当它们分散到空气中时，会带来很多环境问题。下列有关这些元素的氧化物的说法不正确的是（）A开发利用太阳能、水能、风能、氢能等新能

5、源有利于减少这些氧化物的产生B这些氧化物使雨水的pH7，我们把pH7的雨水称为酸雨CN与S的氧化物能直接危害人体健康，引发呼吸道疾病D“温室效应”与二氧化碳的排放有着直接的关系5反应2NO2CON22CO2可应用于汽车尾气的净化。下列说法正确的是 （）A该反应属于置换反应BCO是氧化剂CNO发生了还原反应D每转移2 mol电子，生成22.4 L CO2核心素养合作探究分享一硝酸与金属的反应的计算例1一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的稀硝酸中，收集到NO气体体积为V（标准状况下），向反应后的溶液中（存在Cu2和SO42-）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO 12

6、.0 g。则V可能为 （）A5.5 L B6.0 LC8.96 L D11.2 L状元随笔本题考查氧化还原反应的计算，注意守恒思想与极限法的利用。本题中利用极限法解答，假设混合物全是CuS或全是Cu2S，根据铜原子守恒计算n（CuS）、n（Cu2S），再根据得失电子守恒计算气体的物质的量，进而求得气体体积，实际气体体积介于二者之间。提升1铜和镁的合金4.6 g完全溶于足量的硝酸后，再加入过量的NaOH溶液，生成9.7 g沉淀，则合金与硝酸反应时，放出的气体可能是（）A0.2 mol NOB0.2 mol NO2和0.05 mol N2O4C0.1 mol N2OD0.1 mol NO、0.1

7、mol NO2和0.1 mol N2O4状元随笔硝酸与金属的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。关键能力解硝酸与金属反应计算题的思维模式1思维导图硝酸是一种典型的强氧化性酸，与硝酸有关的一些反应非常重要，尤其是有关硝酸反应的计算，但只要弄清反应关系，然后采用守恒法和关系式法就能破解，其思维模式为 2.计算方法灵活运用原子守恒、得失电子守恒及溶液中的电荷守恒关系。例如Cu与HNO3反应中有以下等量关系：（1）N原子守恒：反应前所有的N只存在于HNO3中，反应后含N的物质有HNO3的还原产物（假设有NO2、NO）和Cu（NO3）2，若HNO3过量，则过量HNO3中也含

8、N，则有n（N）n（NO2）n（NO）2nCu（NO3）2n剩（HNO3）。（2）得失电子守恒：反应中失去电子的是参加反应的Cu，Cu2eCu2；得到电子的是被还原的HNO3（假设还原产物为NO2、NO），NO3-eNO2、NO3-3eNO。根据得失电子守恒，则有2n（Cu）n（NO2）3n（NO）。（3）电荷守恒：在任何溶液中，阴离子所带负电荷总数与阳离子所带正电荷总数是相等的。在Cu与HNO3反应后的溶液中，若HNO3不过量，阳离子只有Cu2，阴离子只有NO3-（此类计算不考虑H2O电离出的极少量的H、OH）；若HNO3过量，溶液中的阳离子有Cu2和H，阴离子只有NO3-。则有若HNO3不

9、过量：n（NO3-）2n（Cu2）；若HNO3过量：n（NO3-）2n（Cu2）n（H）。二常见的环境污染例2研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如下图所示）。下列叙述错误的是 （）A雾和霾的分散剂相同B雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵CNH3是形成无机颗粒物的催化剂D雾霾的形成与过度施用氮肥有关状元随笔本题情境真实，导向明确，聚焦学科核心素养，既可以引导考生认识与化学有关的社会热点问题，形成可持续发展的意识和绿色化学观念，又体现了高考评价体系中的应用性和综合性的考查要求。提升2为落实“五水共治”，某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，

10、不考虑其他成分），设计了如下流程：下列说法不正确的是（）A固体1中主要含有Ca（OH）2、CaCO3、CaSO3BX可以是空气，且需过量C捕获剂所捕获的气体主要是COD处理含NH4+废水时，发生反应的离子方程式为NH4+NO2=N22H2O状元随笔本题应结合元素守恒和元素化合价的变化分析各物质的成分。工业废气中的CO2和SO2都可以被过量的石灰乳吸收，而N2、CO、NO不能被吸收。从NaNO2和NH4+反应生成无污染的气体分析，无污染的气体为N2，则说明NO被NaOH溶液吸收，因为存在反应NONO22NaOH=2NaNO2H2O，所以要使气体中的NO被NaOH溶液吸收，应该通入空气，使部分NO

11、变成NO2，但不能过量。关键能力1.主要环境污染污染类型具体表现主要物质或原因空气污染酸雨SO2、氮氧化物光化学烟雾氮氧化物、碳氢化合物臭氧空洞氟氯代烷、碳氢化合物温室效应CO2、CH4等雾霾SO2、氮氧化物、颗粒物（PM），颗粒物是加重雾霾天气的主要原因室内空气 污染家用燃料的燃烧，烹调，吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染水体污染重金属污染重金属Hg、Cd、Pb、Cr等的离子进入水中形成的污染，主要来自化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水植物营养物质污染如赤潮）进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用磷肥造成的

12、水体富营养化，主要来源于工、农业生产及城市生活污水的任意排放2.绿色化学状元随笔（1）pH5.6的雨水称为酸雨。酸雨分硫酸型和硝酸型，我国酸雨类型为硫酸型，主要原因是大量含硫化石燃料的燃烧。（2）“赤潮”和“水华”均是水体富营养化的结果。学考评价夯实测控演练1现有下列物质，其中必须保存在棕色试剂瓶里的是 （）氯水氨水浓硝酸浓盐酸烧碱A BC D2下列块状金属在常温时，能全部溶于足量的浓硝酸的是（）AAu BCuCAl DFe3（双选）下列说法不正确的是（）AHNO3NONO2，以上各步变化均能通过一步实验完成B在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu（NO3）2固体，铜粉仍不溶解C某气体能使

13、湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液不一定显碱性D铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu8H2NO3-=3Cu22NO4H2O4铜粉放入稀硫酸中加热无明显现象，当加入一种盐后，铜粉的质量明显减少，溶液变为蓝色，同时有气体逸出。则该盐可能是（）AFe2（SO4）3 BNa2CO3CKNO3 DCuCl25下列因果关系不正确的是（）选项原因结果A大量植树造林温室效应BSO2和NO2气体的大量排放酸雨C含氮、磷等生活废水的大量排放水华、赤潮D汽车尾气的大量排放光化学烟雾6.某浓度稀HNO3与金属M反应时，能得到2价硝酸盐，反应时M与HNO3的物质的量之比为512，则反应时HNO3的还原产物是 （）AN

14、H4NO3 BN2CN2O DNO第3课时硝酸、氮循环对环境的影响学 业 基 础一、1无色易挥发有刺激性42831.5 gcm368%70%1.42 gcm395%硝酸蒸气“发烟”2(2)4HNO34NO2O22H2O(3)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2OCu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O致密的氧化膜而钝化C4HNO3(浓)4NO2CO22H2O3炸药染料塑料二、1产生光化学烟雾形成酸雨水体富营养化即学即练1(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2解析：A项，硝酸中氮元素的化合价降低，得到电子，硝酸体现氧化性，不能体现酸的通性；B项，HNO3和N

15、aOH发生酸碱中和反应，体现酸的通性；C项，HNO3与碱性氧化物CuO的反应，体现酸的通性；D项，HNO3与CaCO3发生反应，体现酸的通性。答案：A3解析：A项，过量的镁与浓硝酸反应，浓硝酸和稀硝酸都具有强氧化性，都能与镁反应，硝酸能完全反应；B项，在加热条件下二氧化锰能与浓盐酸反应，浓盐酸过量，二氧化锰可以反应完；C项，铜在加热条件下能与浓硫酸反应，随着反应的进行，硫酸的浓度变稀，铜与稀硫酸不反应，所以稀硫酸不能反应完；D项，硝酸具有强氧化性，过量的稀硝酸能使铁反应完。答案：C4解析：pH小于5.6的雨水称为酸雨，B项错误。答案：B5解析：反应2NO2CON22CO2，反应物中不存在单质，

16、不属于置换反应，故A错误；C元素的化合价升高，则CO为还原剂，故B错误；N元素的化合价降低，则NO为氧化剂，发生还原反应，故C正确；气体所处状况不知，无法求体积，故D错误。答案：C核 心 素 养例1解析：若混合物全是CuS，根据铜原子守恒，其物质的量n(CuS)n(CuO)12.0 g80 gmol10.15 mol，转移电子的物质的量为0.15 mol81.2 mol，设生成NO的物质的量为x mol，则3x mol1.2 mol，解得x0.4，故气体体积V0.4 mol22.4 Lmol18.96 L；若混合物全是Cu2S，其物质的量n(Cu2S)12n(CuO)120.15 mol0.0

17、75 mol，转移电子的物质的量为0.075 mol100.75 mol，设生成NO的物质的量为y mol，3y mol0.75 mol，解得y0.25，气体体积为0.25 mol22.4 Lmol15.6 L，由于是CuS和Cu2S的混合物，则生成的气体体积介于5.68.96 L之间，所以B正确。答案：B提升1解析：分析题意可知：MMnM(OH)n。即金属失去电子的物质的量参加反应的OH的物质的量HNO3得到电子的物质的量，参加反应的OH的物质的量为9.7 g4.6 g17 gmol10.3 mol，即可直接找出得到电子的物质的量为0.3 mol的选项，应选B。答案：B例2解析：A对，雾的分

18、散剂是空气，分散质是水；霾的分散剂是空气，分散质是固体颗粒。因此，雾和霾的分散剂相同。B对，由于氮氧化物和SO2转化为铵盐形成无机颗粒物，因此雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵。C错，NH3作为反应物参加反应转化为铵盐，因此NH3不是形成无机颗粒物的催化剂。D对，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关，由于氮肥会释放出NH3，因此雾霾的形成与过度施用氮肥有关。答案：C提升2解析：A对，根据流程图可知，工业废气通过过量石灰乳时，其中CO2、SO2与Ca(OH)2反应生成CaCO3、CaSO3，因此固体1中主要含有CaCO3、CaSO3及过量的Ca(OH)2。B错，气体1的主要成分为N2、NO和CO

19、，通过X及NaOH溶液后生成NaNO2，NO和NO2按11的体积比能与NaOH溶液反应生成NaNO2，所以X可以是空气，但不能过量，因为过量会生成NaNO3。C对，气体2的主要成分是CO、N2，因最终排放的气体无污染，故捕获剂所捕获的气体主要是CO。D对，NO2-具有氧化性，可与含NH4+的废水发生氧化还原反应：NH4+NO2-=N22H2O。答案：B学考评价1解析：氯水中的HClO、HNO3见光都易分解，因此要将氯水和浓硝酸保存在棕色试剂瓶中。答案：C2解析：Au与浓硝酸不反应，Al、Fe在常温下遇浓硝酸钝化，不能全部溶解，Cu能与浓硝酸反应，能全部溶于足量的浓硝酸中。答案：B3解析：硝酸被

20、还原生成NO，NO被氧化生成NO2，所以HNO3NONO2中各步变化均能通过一步实验完成，故A正确；在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入Cu(NO3)2固体，在酸性溶液中硝酸根具有强氧化性，此时的铜粉被氧化而溶解，故B错误；某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性，故C错误；铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮气体和水，离子方程式为3Cu8H2NO3-=3Cu22NO4H2O，故D正确。答案：BC4解析：Cu、稀硫酸、硫酸铁混合时，铜和硫酸铁发生氧化还原反应，生成硫酸亚铁和硫酸铜，造成铜粉的质量减少，但没有气体，故A不符合题意；Cu与稀硫酸不反应，加入Na2CO3时与酸反应生

21、成二氧化碳气体，但Cu不溶解，故B不符合题意；Cu、稀硫酸、KNO3混合时发生3Cu8H2NO3-=3Cu22NO4H2O，则铜粉质量减轻，同时溶液逐渐变为蓝色，且有气体逸出，故C符合题意；Cu、稀硫酸、FeSO4混合时不反应，故D不符合题意。答案：C5解析：植物光合作用会吸收二氧化碳，大量植树造林不会导致温室效应，A错误；SO2和NO2气体大量排放，最终会转变成硫酸和硝酸，形成酸雨，B正确；氮、磷是植物的营养元素，含氮、磷等生活废水的大量排放，会导致水体富营养化，藻类疯长，引发水华、赤潮，C正确；汽车尾气的大量排放，会产生氮氧化物，从而造成光化学烟雾，D正确。答案：A6解析：稀HNO3与金属M反应时，能得到2价硝酸盐M(NO3)2，反应时M与HNO3的物质的量之比为512，若12 mol硝酸反应时10 mol硝酸表现酸性，2 mol硝酸表现氧化性，可知5mol M失去的电子与2 mol HNO3得到的电子数目相等，设还原产物中N元素的化合价为x，则5 mol(20)2 mol(5x)，解得x0，即硝酸的还原产物为N2，故选B。答案：B