高中化學(xué) 第三章 自然界中的元素 第2節(jié) 氮的循環(huán) 第3課時學(xué)案 魯科版必修1.doc

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第3課時　硝酸　人類活動對氮循環(huán)和環(huán)境的影響 學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點難點 　　1.掌握硝酸的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)； 2．了解人類活動對氮循環(huán)的影響，知道造成酸雨、光化學(xué)煙霧和水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題的原因； 3．了解如何減少氮氧化物的排放，樹立環(huán)境保護意識 　　1.掌握硝酸的性質(zhì)及與硝酸有關(guān)的氧化還原反應(yīng)的計算； 2．了解人類活動對氮循環(huán)的影響，樹立保護環(huán)境的意識 一、硝酸 1．物理性質(zhì)：純凈的硝酸是____色、易______、有________氣味的液體。 2．化學(xué)性質(zhì) 預(yù)習(xí)交流 1．實驗室應(yīng)如何保存硝酸？ 2．久置的濃硝酸為什么常呈黃色？ 3．在銅與硝酸的反應(yīng)中，硝酸表現(xiàn)了哪些性質(zhì)？ 二、人類活動對自然界氮循環(huán)和環(huán)境的影響 答案：一、1.無　揮發(fā)　刺激性 2．4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O　金　鉑　鈦　鐵　鋁　鈍化　4HNO3（濃）＋Cu===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O　8HNO3（?。?Cu===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O　4HNO3（濃）＋CCO2↑＋4NO2↑＋2H2O 預(yù)習(xí)交流： 1．答案：將硝酸放在棕色試劑瓶中避光保存且置于陰涼處。 2．答案：硝酸分解產(chǎn)生的二氧化氮氣體溶于硝酸而使硝酸呈黃色。 3．答案：銅與硝酸的反應(yīng)中，硝酸表現(xiàn)了強氧化性和酸性。 二、產(chǎn)生光化學(xué)煙霧　形成酸雨　水體富營養(yǎng)化 在預(yù)習(xí)中還有哪些問題需要你在聽課時加以關(guān)注？請在下列表格中做個備忘吧！ 我的學(xué)困點 我的學(xué)疑點 一、硝酸的性質(zhì) 實驗 實驗現(xiàn)象 結(jié)論 實驗1： 濃硝酸敞口放置時，瓶口上方有______出現(xiàn)，有________氣味 濃硝酸是____色、易______、有________氣味的液體 實驗2： 濃硝酸與銅反應(yīng)______，放出________氣體，生成______溶液 濃硝酸被還原為____，方程式為____________________________ 實驗3： 稀硝酸與銅反應(yīng)________，放出______氣體，生成________溶液 稀硝酸被還原為______，方程式為________________________________ 實驗4： 加稀鹽酸時__________； __________________________________ ______________________； NO在______條件下表現(xiàn)強氧化性，離子反應(yīng)方程式：________________________________________________ 實驗5： __________ 鐵遇濃硝酸______ 實驗6： __________ 鋁遇濃硝酸______ 1．濃硝酸為什么要放在棕色試劑瓶里且置于冷暗處保存？ 2．濃硝酸與Cu、C的反應(yīng)中的作用是否相同？ 3．通常情況下，濃、稀硝酸作氧化劑時，還原產(chǎn)物有何規(guī)律？ （1）濃硝酸與金屬反應(yīng)時，既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)酸性；濃硝酸與非金屬反應(yīng)時，只表現(xiàn)氧化性。 （2）硝酸與金屬反應(yīng)無H2生成，濃硝酸的還原產(chǎn)物通常是NO2，稀硝酸的還原產(chǎn)物通常是NO。 （3）常溫下鋁、鐵遇濃硝酸、濃硫酸鈍化（鈍化是化學(xué)變化），加熱時可發(fā)生反應(yīng)。 （4）稀硝酸與鐵反應(yīng)時，要注意鐵的用量影響鐵鹽中鐵的價態(tài)。 二、硝酸與金屬反應(yīng)的有關(guān)計算 38．4 mg銅跟適量的濃硝酸反應(yīng)，銅全部反應(yīng)后，共收集到22.4 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，反應(yīng)消耗的HNO3的物質(zhì)的量可能是（　?。? A．1.010－3 mol B．1.610－3 mol C．2.210－3 mol D．2.410－3 mol （2012西安鐵一中檢測）在某稀硝酸的溶液中，加入5.6 g鐵粉充分反應(yīng)后，鐵粉全部溶解，放出NO氣體，溶液質(zhì)量增加3.2 g，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋物質(zhì)的量之比為（　　）。 A．1∶1 B．3∶2 C．2∶1 D．4∶1 　 常用解題方法 （1）電子守恒 硝酸與金屬反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，N原子得到的電子數(shù)等于金屬原子失去的電子數(shù)。 （2）原子守恒 硝酸與金屬反應(yīng)時，一部分以NO的形式存在，另一部分轉(zhuǎn)化為還原產(chǎn)物，這兩部分中N的物質(zhì)的量與反應(yīng)消耗的HNO3中N的物質(zhì)的量相等。 （3）利用離子方程式計算： 硝酸與硫酸混合液跟金屬的反應(yīng)，當(dāng)金屬足量時，不能用硝酸與金屬反應(yīng)的化學(xué)方程式計算，應(yīng)用離子方程式計算，因為生成的硝酸鹽中的NO借助H＋仍能繼續(xù)與金屬反應(yīng)。 答案：活動與探究1：答案：白霧　刺激性　無　揮發(fā)　刺激性　劇烈　紅棕色　藍(lán)色　NO2　4HNO3（濃）＋Cu===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O　較劇烈　無色　藍(lán)色　NO　8HNO3（稀）＋3Cu===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O　無明顯現(xiàn)象　銅片表面有大量的氣體產(chǎn)生，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色　Cu和稀鹽酸不反應(yīng)　酸性　8H＋＋2NO＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　現(xiàn)象不明顯　鈍化　現(xiàn)象不明顯　鈍化 思考與交流： 1．答案：因為濃硝酸見光或受熱時容易分解：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O，所以濃硝酸要避光且置于冷暗處保存。 2．答案：不相同。濃硝酸與Cu反應(yīng)時，既表現(xiàn)氧化性，又表現(xiàn)酸性；濃硝酸與C反應(yīng)時只表現(xiàn)氧化性。 3．答案：通常情況下，濃硝酸的還原產(chǎn)物是NO2，稀硝酸的還原產(chǎn)物是NO。 活動與探究2：C　解析：Cu跟濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為： Cu＋4HNO3（濃）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸會逐漸變稀，反應(yīng)則變?yōu)椋? 3Cu＋8HNO3（?。?==3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O 參加反應(yīng)的硝酸一部分作酸用，一部分作氧化劑被還原（一部分被還原為NO2，一部分被還原為NO）。 方法一：極端假設(shè)法 n（Cu）＝＝6.010－4 mol。 若38.4 mg銅全部與濃硝酸反應(yīng)，則可求得參加反應(yīng)的硝酸為：6.010－4 mol4＝2.410－3 mol。 若38.4 mg銅全部與稀硝酸反應(yīng)，則可求得參加反應(yīng)的硝酸為：6.010－4 mol＝1.610－3 mol。 事實上銅先與濃硝酸反應(yīng)，濃硝酸變稀后，又與稀硝酸反應(yīng)。消耗的硝酸應(yīng)在1.610－3 mol和2.410－3 mol之間。 方法二：整體分析法 n（HNO3）＝n（作酸用HNO3）＋n（作氧化劑用HNO3）＝2n[Cu（NO3）2]＋n（NO2）＋n（NO）＝2n（Cu）＋n（氣體）＝2＋＝2.210－3 mol。 遷移與應(yīng)用：B　解析：設(shè)Fe2＋的物質(zhì)的量為x，F(xiàn)e3＋的物質(zhì)的量為y。 由鐵原子守恒，得x＋y＝。 由得失電子守恒和質(zhì)量守恒得5.6－30 gmol－1＝3.2 g。 兩式聯(lián)立，解得x＝0.06 mol，y＝0.04 mol。 故x∶y＝3∶2。 1．下列有關(guān)硝酸反應(yīng)的敘述中，錯誤的是（　　）。 A．稀硝酸與鐵反應(yīng)，有氫氣放出 B．濃硝酸跟銅反應(yīng)，有二氧化氮氣體放出 C．硝酸跟碳酸鈉反應(yīng)，有二氧化碳?xì)怏w放出 D．硝酸受熱時，有二氧化氮、氧氣放出 2．銅粉放入稀硫酸溶液中，加熱后無明顯變化，但加入某鹽一段時間后，發(fā)現(xiàn)銅粉質(zhì)量減少，則該鹽不可能是（　?。?。 A．FeCl3 B．NaCl C．KNO3 D．Cu（NO3）2 3．物質(zhì)的量之比為2∶5的鋅與稀硝酸反應(yīng)，若硝酸被還原的產(chǎn)物為N2O，反應(yīng)結(jié)束后鋅沒有剩余，則該反應(yīng)中被還原的硝酸與未被還原的硝酸的物質(zhì)的量之比是（　?。? A．1∶4 B．1∶5 C．2∶3 D．2∶5 4．向100 mL 12 molL－1的濃硝酸中加入足量的銅片，充分反應(yīng)后，被還原的硝酸的物質(zhì)的量為（　　）。 A．0.3 mol B．0.6 mol C．小于0.6 mol D．介于0.3 mol和0.6 mol之間 5．在盛有一定量濃硝酸的試管中加入6.4 g銅片發(fā)生反應(yīng)。請回答： （1）開始階段，觀察到的現(xiàn)象為__________，反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________。 （2）反應(yīng)結(jié)束后，銅片有剩余，再加入少量20%的稀硫酸，這時銅片上又有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)的離子方程式是______________________________________。 （3）若6.4 g銅片消耗完時，共產(chǎn)生氣體2.8 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。求整個反應(yīng)過程中所消耗的硝酸的物質(zhì)的量。 答案：1．A　解析：由于稀硝酸有強氧化性，與Fe反應(yīng)時無H2放出。 2．B　解析：A項離子反應(yīng)方程式為2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，銅粉溶解；C項、D項離子反應(yīng)方程式均為8H＋＋2NO＋3Cu===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，銅粉溶解；B項不反應(yīng)。 3．A　解析：2 mol Zn與稀硝酸反應(yīng)轉(zhuǎn)移4 mol e－，1 mol HNO3被還原為N2O轉(zhuǎn)移4 mol e－，故被還原的為1 mol，未被還原的HNO3為4 mol，兩者之比為1∶4。 4．D　解析：因為Cu是足量的，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硝酸會逐漸變稀，所以本題涉及的反應(yīng)有兩個： Cu＋4HNO3（濃）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O① 3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O② 采用極限分析法：若只發(fā)生反應(yīng)①，則被還原HNO3的物質(zhì)的量為：1.2 mol＝0.6 mol；若只發(fā)生反應(yīng)②，則被還原HNO3的物質(zhì)的量為1.2 mol＝0.3 mol。所以本題的正確答案為D。 5．答案：（1）銅片逐漸溶解，溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，產(chǎn)生紅棕色的氣體 Cu＋4HNO3（濃）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O （2）3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O （3）0.325 mol 解析：（1）因為濃硝酸的氧化性很強，可以將銅氧化，同時它本身被還原為紅棕色的NO2氣體，所以現(xiàn)象是銅片逐漸溶解，溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色，產(chǎn)生紅棕色的氣體。（2）反應(yīng)后的溶液中有NO，加入稀硫酸后，NO與H＋又構(gòu)成了強氧化性環(huán)境，NO會繼續(xù)氧化銅單質(zhì)。（3）成鹽的硝酸的物質(zhì)的量n（HNO3）＝2n（Cu）＝0.2 mol；被還原的硝酸的物質(zhì)的量n（HNO3）＝＝0.125 mol。 故整個反應(yīng)過程中所消耗的硝酸的物質(zhì)的量為：0.2 mol＋0.125 mol＝0.325 mol。 提示：用最精煉的語言把你當(dāng)堂掌握的核心知識的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫下來并進(jìn)行識記。 知識精華 技能要領(lǐng)