3.3 第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响 学案 （含答案）2023-2024学年高一化学鲁科版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 3.3 第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响 学案 （含答案）2023-2024学年高一化学鲁科版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 328.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-06 21:44:18 | ||
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文档简介
3.3 第3课时 硝酸 人类活动对氮循环和环境的影响
【学习目标】
1.通过对硝酸性质的学习,认识硝酸的物理性质、化学性质以及典型实验现象,能书写主要反应的化学方程式,知道它们的主要应用;建立从物质类别、元素价态角度实现含有氮元素的物质之间转化的思想和方法。
2.通过人类对氮循环的影响,了解酸雨、光化学烟雾和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,树立环保意识,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。
3.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元素的物质和研究它们的性质。
【自主预习】
一、硝酸的性质与应用
1.物理性质
纯净的硝酸是 色、 挥发、有 气味的液体,熔沸点较低,质量分数为95%以上的浓硝酸在空气中挥发出硝酸蒸汽会产生“发烟”现象,通常又称为 。
2.化学性质
(1)不稳定性:
浓硝酸见光或受热会发生分解,化学方程式为 。
(2)强氧化性:
①实验探究:
实验 装置
物质 稀硝酸 浓硝酸
实验 现象 反应缓慢,有少量气泡产生, ,试管口有红棕色气体产生 反应剧烈,有 产生, ,液面上有 气体产生
实验 结论 铜与稀硝酸在常温下缓慢反应生成 气体 铜与浓硝酸在常温下剧烈反应生成 气体
②强氧化性的表现:
写出下列有关反应的化学方程式:
a.与金属反应:
稀硝酸与铜反应: 。
浓硝酸与铜反应: 。
b.与非金属反应:
浓硝酸与红热的C(被氧化为CO2)的反应为 。
3.硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料,常用来制 、农药、染料、炸药等。实验室里,硝酸是一种重要的化学试剂。
二、硝酸的工业制备
1.硝酸工业生产的流程
2.写出有关化学方程式:
N2→NH3: 。
NH3→NO: 。
NO→NO2: 。
NO2→HNO3: 。
三、人类活动对氮循环及环境的影响
光化学烟雾是指汽车尾气中的 与 经紫外线照射发生反应形成的一种有毒的烟雾。光化学烟雾具有 ,会刺激眼睛,伤害植物,并使大气 ,也是形成雾霾的元凶之一。大气中的氮氧化物主要来源于 、 和植物体的焚烧,以及 和 中含氮化合物的转化。
【参考答案】一、1.无 易 刺激性 发烟硝酸
2.(1)4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O
(2)①溶液变蓝 大量气泡 溶液变绿 红棕色 NO NO2 ②Fe、Al
a.3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
b.C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
3.化肥
二、N2+3H22NH3
4NH3+5O24NO+6H2O
2NO+O22NO2
3NO2+H2O2HNO3+NO
三、氮氧化物 碳氢化合物 特殊气味 能见度降低 汽车尾气 化石燃料的燃烧 农田土壤 动物排泄物
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)硝酸是一种黄色、具有一定挥发性的酸,保存时不可用橡胶塞。 ( )
(2)锌与稀硝酸反应得不到氢气,说明稀硝酸能使锌钝化。 ( )
(3)常温下,向浓硝酸中投入铁片,会产生大量红棕色气体。 ( )
(4)硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮得电子。 ( )
(5)工业浓硝酸通常呈黄色,是因为溶解了NO2气体。 ( )
(6)浓硝酸不论与铜或碳反应,均体现其强氧化性。 ( )
(7)足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色,说明稀硝酸不能氧化Fe2+。 ( )
(8)二氧化氮不仅能形成酸雨,还能在一定条件下促进形成“光化学烟雾” 。 ( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√
(7)× (8)√
2.教材P115“常温下,浓硝酸可使铁、铝等金属表面形成致密的氧化膜而钝化,保护内部的金属不再与酸反应,所以可以用铁质或铝质容器盛放冷的浓硝酸。”那么在加热条件下浓硝酸与铁或者铝反应吗
【答案】反应。在加热条件下,浓硝酸与铁或者铝均反应,生成硝酸盐及二氧化氮。
3.光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在阳光(紫外光)作用下发生光化学反应生成二次污染物所形成的烟雾污染现象。光化学烟雾有什么危害
【答案】人和动物受到的主要伤害是眼睛的黏膜受刺激,头疼、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。
4.浓硝酸与稀硝酸相比较,哪种物质氧化性强 举例说明。
【答案】浓硝酸;稀硝酸不能氧化非金属单质,而浓硝酸能氧化非金属单质。
【合作探究】
任务1：硝酸的性质
情境导入 海外网2021年6月22日电:当地时间21日,日本东京都的一家螺丝工厂发生硝酸泄漏事故,导致8名工作人员因烧伤和身体不适被紧急送医。硝酸泄漏事故现场,会产生大量黄色的浓烟伴随着刺鼻的气味不断向外扩散,消防人员采用大量水和碱液稀释,事故得到有效控制。
问题生成
1.硝酸泄漏为什么会产生黄烟 其成分是什么
【答案】浓硝酸受热或见光易分解,化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。
2.想一想,实验室中如何保存浓硝酸
【答案】保存浓HNO3用棕色瓶、磨口玻璃塞保存,并置于冷暗处。
3.某同学在实验室取出一瓶浓硝酸,发现溶液显黄色,与教材中关于硝酸的描述出现偏差。你能帮助该同学解释一下原因吗 你能帮助该同学去除硝酸的黄色吗
【答案】浓硝酸不稳定,见光或受热会分解生成NO2,NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色;在浓硝酸中通入足量的氧气,发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,使NO2转化为硝酸,即可除去浓硝酸中的“黄色”。
4.消防人员采用大量水和碱液稀释硝酸,原因是什么
【答案】硝酸呈酸性,用大量水冲洗可降低硝酸浓度;碱液可以与其发生中和反应消除污染。
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
【答案】①强氧化性:HNO3中+5价的氮有很强的得电子能力。例如,将Fe氧化为高价态的F。②酸性:生成了盐类物质。例如Fe(NO3)3、Al(NO3)3。
【核心归纳】
1.硝酸与金属反应的一般规律:
(1)金属与硝酸反应不生成H2。
如:2HNO3(浓)+AgAgNO3+NO2↑+H2O;
4HNO3(稀)+3Ag3AgNO3+NO↑+2H2O。
(2)浓硝酸与Fe、Al的反应
常温条件:Fe、Al钝化(化学变化);加热条件下:生成硝酸盐、NO2和H2O。
(3)稀硝酸与Fe反应
反应关系:
(4)浓硝酸与铜的反应
浓硝酸开始HNO3被还原为NO2,随着反应的进行,浓硝酸变稀,HNO3被还原为NO,向反应后的溶液中加稀硫酸,N又被还原为NO。
2.金属与硝酸反应的计算方法
【典型例题】
【例1】下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )。
选项 实验操作 现象 解释或结论
A 过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀HNO3将Fe氧化为Fe3+
B 常温下,Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中 无明显现象 Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化
C Al箔插入稀HNO3中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜
D 用玻璃棒蘸取少量浓HNO3点到蓝色石蕊试纸上 试纸变红色 浓HNO3具有酸性
【答案】B
【解析】稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+,过量的铁粉将Fe3+还原,最终得到Fe2+,再滴入KSCN溶液,溶液不显红色,A项错误;常温下,Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化,生成致密的氧化膜阻止了反应的进行,B项正确;Al箔能与稀HNO3反应,现象为Al箔溶解并放出气体,C项错误;强氧化性的物质都有漂白性,浓硝酸具有氧化性,能使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,D项错误。
【例2】现有9.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应,还原产物只有NO气体,其体积在标准状况下为2.24 L。将反应后的溶液稀释为1 L,测得溶液中的c(H+)=0.1 mol·L-1,此时溶液中N的浓度为( )。
A.0.3 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1
【答案】B
【解析】n(NO)=0.1 mol,转移电子的物质的量为0.1 mol×3=0.3 mol,因1 mol Cu或Zn与硝酸反应失去2 mol电子,故n(Cu)+n(Zn)==0.15 mol,则n[Cu(NO3)2]+n[Zn(NO3)2]=0.15 mol,其中所含n(N)=0.3 mol,溶液中c(HNO3)=c(H+)=0.1 mol·L-1,其中含n(N)=0.1 mol,溶液中N的总浓度为=0.4 mol·L-1。
任务2：人类活动对氮循环和环境的影响
情境导入 美国洛杉矶光化学烟雾事件是1940~1960年间发生在美国洛杉矶的有毒烟雾污染大气的事件,世界有名的公害事件之一。光化学烟雾是大量聚集的汽车尾气中的碳氢化合物在阳光作用下,与空气中某些成分发生化学作用而产生的有毒气体。这些有毒气体包括臭氧、氮氧化物、醛、酮、过氧化物等。
问题生成
1.大气中的氮氧化物主要有哪些来源
【答案】主要来源于汽车尾气、化石燃料的燃烧、植物体的焚烧以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。
2.水体中的氮主要来源有哪些 其含量增加有哪些后果
【答案】主要来源于工业废水、生活污水、农田灌溉和淋洗,以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。水体中的氮的含量增大,导致藻类“疯长”,迅速地覆盖在水面上,造成水体的富营养化。
3.结合生活实际,谈谈对光化学烟雾的预防措施有哪些
【答案】改善能源结构,推广使用天然气和二次能源;发展区域集中供暖供热;推广燃煤电厂烟气脱氮技术;减少机动车尾气的排放;利用化学抑制剂控制光化学烟雾的形成;提倡植树造林等。
【核心归纳】
人类活动对氮循环和环境的影响
(1)含氮物质的来源及危害
(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、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。
【典型例题】
【例3】光化学烟雾是汽车尾气在紫外线作用下生成的有害烟雾,由氮的氧化物和烃类等一次污染物,与它们发生一系列光化学反应生成的臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物组成。光化学烟雾导致眼睛及黏膜受刺激,引发呼吸道疾病,严重时使人头痛、呕吐,甚至死亡。下列叙述中错误的是( )。
A.光化学烟雾的分散剂为空气
B.NO2为酸性氧化物
C.O2转化成O3的反应为非氧化还原反应
D.汽车节能减排措施可以缓解光化学烟雾带来的污染
【答案】B
【解析】A项,光化学烟雾的分散剂为空气,分散质为各种污染物,正确;B项,NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮,不属于酸性氧化物,错误;C项,O2转化成O3的反应中没有元素化合价的变化,属于非氧化还原反应,正确;D项,汽车节能减排措施可以减少空气污染物的排放,缓解光化学烟雾带来的污染,正确。
【随堂检测】
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
【答案】B
2.我国清代《本草纲目拾遗》中记载无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最猛烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿漏,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指( )。
A.氨水 B.硝酸 C.醋 D.卤水
【答案】B
【解析】根据所给四种物质的氧化性强弱可判断,该“强水”为硝酸,硝酸具有强氧化性,可溶解大部分金属。
3.下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )。
A.使石蕊溶液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
【答案】B
【解析】A项,HNO3只表现酸性;B项,Cu与稀硝酸反应时,部分起酸的作用生成Cu(NO3)2,部分作氧化剂被还原为NO;C项,2HNO3+Na2CO3CO2↑+H2O+2NaNO3,HNO3只表现强酸性;D项,HNO3将S氧化为H2SO4,自身被还原为NO2,在该反应中HNO3只表现强氧化性。
4.将一定质量铁粉加入100 mL某浓度的稀硝酸中充分反应。反应结束后,剩余铁粉m g,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。
【答案】(1)Fe(NO3)2
(2)0.8
【解析】因有铁粉剩余,故反应产物为Fe(NO3)2。
8HNO3(稀)+3Fe3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
8 mol 44800 mL
n(HNO3) 448 mL
n(HNO3)=0.08 mol,c(HNO3)=0.8 mol·L-1。
2
【学习目标】
1.通过对硝酸性质的学习,认识硝酸的物理性质、化学性质以及典型实验现象,能书写主要反应的化学方程式,知道它们的主要应用;建立从物质类别、元素价态角度实现含有氮元素的物质之间转化的思想和方法。
2.通过人类对氮循环的影响,了解酸雨、光化学烟雾和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,树立环保意识,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。
3.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元素的物质和研究它们的性质。
【自主预习】
一、硝酸的性质与应用
1.物理性质
纯净的硝酸是 色、 挥发、有 气味的液体,熔沸点较低,质量分数为95%以上的浓硝酸在空气中挥发出硝酸蒸汽会产生“发烟”现象,通常又称为 。
2.化学性质
(1)不稳定性:
浓硝酸见光或受热会发生分解,化学方程式为 。
(2)强氧化性:
①实验探究:
实验 装置
物质 稀硝酸 浓硝酸
实验 现象 反应缓慢,有少量气泡产生, ,试管口有红棕色气体产生 反应剧烈,有 产生, ,液面上有 气体产生
实验 结论 铜与稀硝酸在常温下缓慢反应生成 气体 铜与浓硝酸在常温下剧烈反应生成 气体
②强氧化性的表现:
写出下列有关反应的化学方程式:
a.与金属反应:
稀硝酸与铜反应: 。
浓硝酸与铜反应: 。
b.与非金属反应:
浓硝酸与红热的C(被氧化为CO2)的反应为 。
3.硝酸的用途
硝酸是一种重要的化工原料,常用来制 、农药、染料、炸药等。实验室里,硝酸是一种重要的化学试剂。
二、硝酸的工业制备
1.硝酸工业生产的流程
2.写出有关化学方程式:
N2→NH3: 。
NH3→NO: 。
NO→NO2: 。
NO2→HNO3: 。
三、人类活动对氮循环及环境的影响
光化学烟雾是指汽车尾气中的 与 经紫外线照射发生反应形成的一种有毒的烟雾。光化学烟雾具有 ,会刺激眼睛,伤害植物,并使大气 ,也是形成雾霾的元凶之一。大气中的氮氧化物主要来源于 、 和植物体的焚烧,以及 和 中含氮化合物的转化。
【参考答案】一、1.无 易 刺激性 发烟硝酸
2.(1)4HNO3(浓)4NO2↑+O2↑+2H2O
(2)①溶液变蓝 大量气泡 溶液变绿 红棕色 NO NO2 ②Fe、Al
a.3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
b.C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
3.化肥
二、N2+3H22NH3
4NH3+5O24NO+6H2O
2NO+O22NO2
3NO2+H2O2HNO3+NO
三、氮氧化物 碳氢化合物 特殊气味 能见度降低 汽车尾气 化石燃料的燃烧 农田土壤 动物排泄物
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)硝酸是一种黄色、具有一定挥发性的酸,保存时不可用橡胶塞。 ( )
(2)锌与稀硝酸反应得不到氢气,说明稀硝酸能使锌钝化。 ( )
(3)常温下,向浓硝酸中投入铁片,会产生大量红棕色气体。 ( )
(4)硝酸与金属反应时,主要是+5价的氮得电子。 ( )
(5)工业浓硝酸通常呈黄色,是因为溶解了NO2气体。 ( )
(6)浓硝酸不论与铜或碳反应,均体现其强氧化性。 ( )
(7)足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色,说明稀硝酸不能氧化Fe2+。 ( )
(8)二氧化氮不仅能形成酸雨,还能在一定条件下促进形成“光化学烟雾” 。 ( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√
(7)× (8)√
2.教材P115“常温下,浓硝酸可使铁、铝等金属表面形成致密的氧化膜而钝化,保护内部的金属不再与酸反应,所以可以用铁质或铝质容器盛放冷的浓硝酸。”那么在加热条件下浓硝酸与铁或者铝反应吗
【答案】反应。在加热条件下,浓硝酸与铁或者铝均反应,生成硝酸盐及二氧化氮。
3.光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在阳光(紫外光)作用下发生光化学反应生成二次污染物所形成的烟雾污染现象。光化学烟雾有什么危害
【答案】人和动物受到的主要伤害是眼睛的黏膜受刺激,头疼、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。
4.浓硝酸与稀硝酸相比较,哪种物质氧化性强 举例说明。
【答案】浓硝酸;稀硝酸不能氧化非金属单质,而浓硝酸能氧化非金属单质。
【合作探究】
任务1：硝酸的性质
情境导入 海外网2021年6月22日电:当地时间21日,日本东京都的一家螺丝工厂发生硝酸泄漏事故,导致8名工作人员因烧伤和身体不适被紧急送医。硝酸泄漏事故现场,会产生大量黄色的浓烟伴随着刺鼻的气味不断向外扩散,消防人员采用大量水和碱液稀释,事故得到有效控制。
问题生成
1.硝酸泄漏为什么会产生黄烟 其成分是什么
【答案】浓硝酸受热或见光易分解,化学方程式为4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。
2.想一想,实验室中如何保存浓硝酸
【答案】保存浓HNO3用棕色瓶、磨口玻璃塞保存,并置于冷暗处。
3.某同学在实验室取出一瓶浓硝酸,发现溶液显黄色,与教材中关于硝酸的描述出现偏差。你能帮助该同学解释一下原因吗 你能帮助该同学去除硝酸的黄色吗
【答案】浓硝酸不稳定,见光或受热会分解生成NO2,NO2溶于浓硝酸使溶液显黄色;在浓硝酸中通入足量的氧气,发生反应4NO2+O2+2H2O4HNO3,使NO2转化为硝酸,即可除去浓硝酸中的“黄色”。
4.消防人员采用大量水和碱液稀释硝酸,原因是什么
【答案】硝酸呈酸性,用大量水冲洗可降低硝酸浓度;碱液可以与其发生中和反应消除污染。
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
【答案】①强氧化性:HNO3中+5价的氮有很强的得电子能力。例如,将Fe氧化为高价态的F。②酸性:生成了盐类物质。例如Fe(NO3)3、Al(NO3)3。
【核心归纳】
1.硝酸与金属反应的一般规律:
(1)金属与硝酸反应不生成H2。
如:2HNO3(浓)+AgAgNO3+NO2↑+H2O;
4HNO3(稀)+3Ag3AgNO3+NO↑+2H2O。
(2)浓硝酸与Fe、Al的反应
常温条件:Fe、Al钝化(化学变化);加热条件下:生成硝酸盐、NO2和H2O。
(3)稀硝酸与Fe反应
反应关系:
(4)浓硝酸与铜的反应
浓硝酸开始HNO3被还原为NO2,随着反应的进行,浓硝酸变稀,HNO3被还原为NO,向反应后的溶液中加稀硫酸,N又被还原为NO。
2.金属与硝酸反应的计算方法
【典型例题】
【例1】下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( )。
选项 实验操作 现象 解释或结论
A 过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液 溶液呈红色 稀HNO3将Fe氧化为Fe3+
B 常温下,Fe、Al放入浓HNO3或浓H2SO4中 无明显现象 Fe、Al与浓HNO3或浓H2SO4发生钝化
C Al箔插入稀HNO3中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜
D 用玻璃棒蘸取少量浓HNO3点到蓝色石蕊试纸上 试纸变红色 浓HNO3具有酸性
【答案】B
【解析】稀硝酸与铁粉反应,铁首先被氧化成Fe3+,过量的铁粉将Fe3+还原,最终得到Fe2+,再滴入KSCN溶液,溶液不显红色,A项错误;常温下,Fe、Al在浓HNO3或浓H2SO4中发生钝化,生成致密的氧化膜阻止了反应的进行,B项正确;Al箔能与稀HNO3反应,现象为Al箔溶解并放出气体,C项错误;强氧化性的物质都有漂白性,浓硝酸具有氧化性,能使蓝色石蕊试纸先变红后褪色,D项错误。
【例2】现有9.7 g Cu和Zn的合金与足量的稀硝酸反应,还原产物只有NO气体,其体积在标准状况下为2.24 L。将反应后的溶液稀释为1 L,测得溶液中的c(H+)=0.1 mol·L-1,此时溶液中N的浓度为( )。
A.0.3 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1
【答案】B
【解析】n(NO)=0.1 mol,转移电子的物质的量为0.1 mol×3=0.3 mol,因1 mol Cu或Zn与硝酸反应失去2 mol电子,故n(Cu)+n(Zn)==0.15 mol,则n[Cu(NO3)2]+n[Zn(NO3)2]=0.15 mol,其中所含n(N)=0.3 mol,溶液中c(HNO3)=c(H+)=0.1 mol·L-1,其中含n(N)=0.1 mol,溶液中N的总浓度为=0.4 mol·L-1。
任务2：人类活动对氮循环和环境的影响
情境导入 美国洛杉矶光化学烟雾事件是1940~1960年间发生在美国洛杉矶的有毒烟雾污染大气的事件,世界有名的公害事件之一。光化学烟雾是大量聚集的汽车尾气中的碳氢化合物在阳光作用下,与空气中某些成分发生化学作用而产生的有毒气体。这些有毒气体包括臭氧、氮氧化物、醛、酮、过氧化物等。
问题生成
1.大气中的氮氧化物主要有哪些来源
【答案】主要来源于汽车尾气、化石燃料的燃烧、植物体的焚烧以及农田土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化。
2.水体中的氮主要来源有哪些 其含量增加有哪些后果
【答案】主要来源于工业废水、生活污水、农田灌溉和淋洗,以及水产养殖所投入的饵料和肥料等。水体中的氮的含量增大,导致藻类“疯长”,迅速地覆盖在水面上,造成水体的富营养化。
3.结合生活实际,谈谈对光化学烟雾的预防措施有哪些
【答案】改善能源结构,推广使用天然气和二次能源;发展区域集中供暖供热;推广燃煤电厂烟气脱氮技术;减少机动车尾气的排放;利用化学抑制剂控制光化学烟雾的形成;提倡植树造林等。
【核心归纳】
人类活动对氮循环和环境的影响
(1)含氮物质的来源及危害
(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、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。
【典型例题】
【例3】光化学烟雾是汽车尾气在紫外线作用下生成的有害烟雾,由氮的氧化物和烃类等一次污染物,与它们发生一系列光化学反应生成的臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物组成。光化学烟雾导致眼睛及黏膜受刺激,引发呼吸道疾病,严重时使人头痛、呕吐,甚至死亡。下列叙述中错误的是( )。
A.光化学烟雾的分散剂为空气
B.NO2为酸性氧化物
C.O2转化成O3的反应为非氧化还原反应
D.汽车节能减排措施可以缓解光化学烟雾带来的污染
【答案】B
【解析】A项,光化学烟雾的分散剂为空气,分散质为各种污染物,正确;B项,NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮,不属于酸性氧化物,错误;C项,O2转化成O3的反应中没有元素化合价的变化,属于非氧化还原反应,正确;D项,汽车节能减排措施可以减少空气污染物的排放,缓解光化学烟雾带来的污染,正确。
【随堂检测】
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
【答案】B
2.我国清代《本草纲目拾遗》中记载无机药物335种,其中“强水”条目下写道:“性最猛烈,能蚀五金……其水甚强,五金八石皆能穿漏,惟玻璃可盛。”这里的“强水”是指( )。
A.氨水 B.硝酸 C.醋 D.卤水
【答案】B
【解析】根据所给四种物质的氧化性强弱可判断,该“强水”为硝酸,硝酸具有强氧化性,可溶解大部分金属。
3.下列反应中硝酸既表现出酸性又表现出氧化性的是( )。
A.使石蕊溶液变红
B.与铜反应放出NO气体,生成Cu(NO3)2
C.与Na2CO3反应放出CO2气体,生成NaNO3
D.与S单质混合共热时生成H2SO4和NO2
【答案】B
【解析】A项,HNO3只表现酸性;B项,Cu与稀硝酸反应时,部分起酸的作用生成Cu(NO3)2,部分作氧化剂被还原为NO;C项,2HNO3+Na2CO3CO2↑+H2O+2NaNO3,HNO3只表现强酸性;D项,HNO3将S氧化为H2SO4,自身被还原为NO2,在该反应中HNO3只表现强氧化性。
4.将一定质量铁粉加入100 mL某浓度的稀硝酸中充分反应。反应结束后,剩余铁粉m g,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。
【答案】(1)Fe(NO3)2
(2)0.8
【解析】因有铁粉剩余,故反应产物为Fe(NO3)2。
8HNO3(稀)+3Fe3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
8 mol 44800 mL
n(HNO3) 448 mL
n(HNO3)=0.08 mol,c(HNO3)=0.8 mol·L-1。
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