必修1第四章第三节第2课时氮的氧化物和环境保护

1、 1.1998年的诺贝尔生理学和医学奖的主年的诺贝尔生理学和医学奖的主要研究成果是什么要研究成果是什么?-发现发现NO在人体的血管系统内具有传在人体的血管系统内具有传送信号的功能送信号的功能2. NO一向被视为大气污染物一向被视为大气污染物,却在生命却在生命过程中有如此重要的功能过程中有如此重要的功能,这是否能给这是否能给人们一些什么启示呢人们一些什么启示呢?-世上没有绝对的有害物质世上没有绝对的有害物质催化剂高温高压N2 + 3H2 2NH378% 纯净的氮气是一种无色无味的气体纯净的氮气是一种无色无味的气体,难溶于水难溶于水,难液化难液化,密度比空气略小。密度比空气略小。 (与空气密度相近

2、与空气密度相近,只能用排水法收集只能用排水法收集N2)将空气中将空气中游离态游离态的氮转变为的氮转变为化合态化合态的氮的方法的氮的方法(1) 人工固氮人工固氮:(2) 天然固氮天然固氮: N2 + O2 = 2NO放电或高温放电或高温大气中是否有大气中是否有NO存在呢存在呢?2NO + O2 = 2NO2（红棕色红棕色）NO: 无色无色,无味无味,有毒有毒,难溶于水难溶于水,密度比空气略大密度比空气略大 的气体。的气体。NO2: 红棕色红棕色,有刺激性气味有刺激性气味,有毒气有毒气 体体,密度比密度比 空气大空气大,易液化易液化,易溶于水。易溶于水。2NO + O2 = 2NO23NO2 +

3、H2O = 2HNO3 + NO有句农谚有句农谚“雷雨发庄稼雷雨发庄稼”,你知道你知道其中的道理吗其中的道理吗? 现给你一试管二氧化氮现给你一试管二氧化氮,其他药品其他药品 和仪器自选。和仪器自选。 1.请你请你,要求尽可能多地要求尽可能多地NO2被水吸收。被水吸收。 实验步骤实验步骤现现 象象解释解释(反应式反应式)(1)(2)(3) 现给你一试管二氧化氮现给你一试管二氧化氮,其他药品其他药品 和仪器自选。和仪器自选。 1.请你请你,要求尽可能多地要求尽可能多地NO2被水吸收。被水吸收。实验步骤实验步骤现现 象象解释解释(反应式反应式)(1)将充满将充满NO2试试管倒立在水槽管倒立在水槽红棕

4、色逐渐消失红棕色逐渐消失,试管水位上升到试管水位上升到2/3处处3NO2+H2O= 2HNO3+NO(2) 往试管通入往试管通入O2无色气体变成红无色气体变成红棕色棕色;水位继续上水位继续上升升;红棕色又消失红棕色又消失2NO+O2= 2NO2(3)继续通入氧气继续通入氧气 水逐渐充满试管水逐渐充满试管3NO2+H2O= 2HNO3+NO2.你的设计对工业上生产硝酸有什么启示你的设计对工业上生产硝酸有什么启示? (从原料充分利用从原料充分利用.减少污染物的排放等方面考虑减少污染物的排放等方面考虑)-工业生产硝酸工业生产硝酸,将尾气将尾气(NO)吸收通入适量吸收通入适量的氧气后再溶解于水的氧气后

5、再溶解于水,经过多次循环氧化、经过多次循环氧化、溶解溶解,可可充分利用原料充分利用原料,并减少并减少NO的排放的排放,保保护环境。护环境。 这个过程中要通入多少的这个过程中要通入多少的O2,NO2才能完全转变成才能完全转变成HNO3呢呢?3NO2+H2O=2HNO3+NO -(1) 2NO+O2=2NO2 -(2)总总: 4NO2O22H2O4HNO32NO+O2=2NO2-(1) 3NO2+H2O=2HNO3+NO -(2) 总总:4NO3O22H2O4HNO3思考与交流思考与交流 假如假如:是是NO和和O2混合呢混合呢?当体积比是多少的时当体积比是多少的时候跟足量的水反应才能完全转变成硝酸

6、呢候跟足量的水反应才能完全转变成硝酸呢?思考与交流思考与交流 NO与与O2以以4:3的体积比的体积比(物质的量之比物质的量之比)混合混合,与与足量的水反应就可以完全转变成硝酸。足量的水反应就可以完全转变成硝酸。 NO2与与O2以以4:1的体积比的体积比(物质的量之比物质的量之比)混合混合,与与足量的水反应就可以完全转变成硝酸足量的水反应就可以完全转变成硝酸 将盛有将盛有12mLNO气体的试管倒立于水槽中气体的试管倒立于水槽中,缓缓通入一定量缓缓通入一定量O2后后,若试管中气体变为若试管中气体变为4mL,则通则通入入O2为多少毫升为多少毫升?（分两种情况讨论）（分两种情况讨论） (1) 假设假设

7、4mL为为NO,则参加反应则参加反应NO为为8mL 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 8 mL 6 mL 通入氧气为通入氧气为6mL (2) 假设假设4mL为为O2,则通入氧气过量则通入氧气过量, 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 12mL 9mL 参加反应的氧气为参加反应的氧气为9mL 通入氧气的体积共通入氧气的体积共13mL 无色无色,难溶于水难溶于水,有毒有毒(机理同机理同CO) 红棕色红棕色,刺激性气味刺激性气味,易溶于水易溶于水,有毒有毒化化学学性性质质物理物理性质性质NONO2(1) 与与O2反应反应:2NO + O2 = 2NO2无色变红棕色无色变

8、红棕色(1) 与与H2O反应：反应： 3NO2+H2O=2HNO3+ NO红棕色褪去红棕色褪去 (3)与碱溶液反应：与碱溶液反应： NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O(2) 与水与水 O2反应：反应：4NO+3O2+2H2O= 4HNO3(2)与水与水 O2反应：反应：4NO2+O2+2H2O = 4HNO3(1)空气中二氧化硫空气中二氧化硫.二氧化氮有何危害二氧化氮有何危害? (2)引起酸雨的罪魁祸首是谁引起酸雨的罪魁祸首是谁?(3)硫和氮的氧化物的主要来源是什么硫和氮的氧化物的主要来源是什么?

9、 (4)结合结合P93页的图页的图,你是否能够描述出酸雨形你是否能够描述出酸雨形成的简单过程吗成的简单过程吗? (5)酸雨究竟有什么危害呢酸雨究竟有什么危害呢? (6)如何来防止酸雨的影响呢如何来防止酸雨的影响呢? (2)引起酸雨的罪魁祸首是谁引起酸雨的罪魁祸首是谁? 首要污染物有首要污染物有SO2.NO2.可吸入颗粒物可吸入颗粒物(3)硫和氮的氧化物的主要来源是什么呢硫和氮的氧化物的主要来源是什么呢? 主要来自主要来自化石燃料的燃烧化石燃料的燃烧,汽车尾气汽车尾气,硫酸硫酸厂厂.硝酸厂的硝酸厂的尾气尾气。 1.SO2主要来自于化石燃料主要来自于化石燃料(如煤与石油如煤与石油)的的燃烧燃烧.含

10、硫金属的冶炼以及制造硫酸含硫金属的冶炼以及制造硫酸.磷肥等产磷肥等产生的废气。生的废气。 2.NO2主要来自于汽车尾气。主要来自于汽车尾气。 1.引起引起大气污染大气污染,直接危害人体健康直接危害人体健康. 2.溶于水形成溶于水形成酸雨酸雨.(1)空气中二氧化硫空气中二氧化硫.二氧化氮有何危害二氧化氮有何危害? S + O2 = SO2 在煤、石油和某在煤、石油和某些金属矿物中含硫或些金属矿物中含硫或硫的化合物在燃烧或硫的化合物在燃烧或冶炼时冶炼时,会生成会生成SO2, 这是大气中这是大气中SO2的主的主要来源。要来源。点燃点燃 大气中大气中SO2来自哪里呢来自哪里呢? N2+O2 2NO 2

11、NO+O2 =2NO2放电或高温放电或高温 汽车发动机在工作汽车发动机在工作(放电放电)时时,汽缸中的空气中氮气和汽缸中的空气中氮气和氧气就会反应生成氮的氧氧气就会反应生成氮的氧化物化物,因此汽车尾气中含有因此汽车尾气中含有大量氮氧化物。大量氮氧化物。 在通常情况下在通常情况下,氮气与氧气不发生反应氮气与氧气不发生反应,但在放但在放电或高温条件下电或高温条件下,氮气与氧气会发生反应氮气与氧气会发生反应,生成无色生成无色的的,不溶于水的一氧化氮不溶于水的一氧化氮(NO)。一氧化氮在常温下。一氧化氮在常温下很容易和氧气化合很容易和氧气化合,生成红棕色二氧化氮。生成红棕色二氧化氮。 大气中的大气中的

12、NO2来自哪里呢来自哪里呢?(3) 你能否描述出酸雨形成的简单过程吗你能否描述出酸雨形成的简单过程吗? 硫酸型酸雨硫酸型酸雨: 1. SO2O2SO3H2OH2SO4 2. SO2H2OH2SO3O2H2SO4 硝酸型酸雨硝酸型酸雨:NO2HNO3 酸雨形成酸雨形成: 大气中的大气中的SO2和和NO2溶于水中形成酸溶于水中形成酸性溶液性溶液,随雨水下降随雨水下降,就可能形成酸雨就可能形成酸雨.PH5.6的降的降水称为水称为“酸雨酸雨”。酸雨的形成：酸雨的形成：石油石油 煤煤 金属矿物金属矿物燃燃 烧烧CO2 SO2 NOx 雨水雨水. 霜霜. 雹雹. 露露 等等(4)酸雨究竟有什么危害呢酸雨究

13、竟有什么危害呢? (5)如何来防止酸雨的影响呢如何来防止酸雨的影响呢? 1.工业废气在排入大气之前工业废气在排入大气之前,必须回收处理必须回收处理.2.控制汽车尾气的排放控制汽车尾气的排放.1.直接破坏农作物直接破坏农作物.森林森林.草原草原,使土壤使土壤.湖泊酸化湖泊酸化2.加速建筑物加速建筑物.桥梁桥梁.工业设备工业设备.运输工具及电信电运输工具及电信电缆的腐蚀。缆的腐蚀。 主要指主要指pH值小于值小于5.6的雨水的雨水, 其主其主要是含有硫酸和硝酸。要是含有硫酸和硝酸。 正常雨水正常雨水(含雨、霜、露、雹、雾等含雨、霜、露、雹、雾等)由于存由于存在在CO2原因其原因其pH值约为值约为5.

14、6 。在水中当。在水中当pH值小值小于于5.5时时,大部分鱼类难以生存大部分鱼类难以生存;当降到小于当降到小于5时时,各各种鱼类和两栖动物及昆虫、水草及浮游生物面临种鱼类和两栖动物及昆虫、水草及浮游生物面临灭绝。灭绝。 酸雨会伤害植物的新生芽酸雨会伤害植物的新生芽,使叶绿素含量偏小使叶绿素含量偏小,光合作用受阻光合作用受阻,作物产量下降作物产量下降,严重时会导致大面积严重时会导致大面积的农作物减少或绝收的农作物减少或绝收,大片的森林树木枯死大片的森林树木枯死,小生物小生物随之灭绝随之灭绝最终必然会影响到我们人类自身。最终必然会影响到我们人类自身。酸雨的危害主要有：酸雨的危害主要有： 1. 对人

15、体的直接危害对人体的直接危害,首先是它的刺激性首先是它的刺激性,其次是其次是它会形成硫酸雾和硫酸盐雾它会形成硫酸雾和硫酸盐雾,其毒性比其毒性比SO2大大,能浸能浸入人的肺部入人的肺部,引起肺水肿等疾病而使人致死引起肺水肿等疾病而使人致死; 2. 引起河流、湖泊的水体酸化引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动严重影响水生动物生长物生长; 3. 破坏土壤、植被、森林破坏土壤、植被、森林; 4. 腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等等; 5. 渗入地下渗入地下, 可引起地下水酸化可引起地下水酸化,酸化后的地下酸化后的地下水中铝、铜、锌、镉等对人体有害金属元

16、素的含水中铝、铜、锌、镉等对人体有害金属元素的含量会偏高。量会偏高。酸雨的危害实例录酸雨的危害实例录: 1. 50年前年前, 故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式各样精美浮雕花纹还清晰可见各样精美浮雕花纹还清晰可见,而现在却大多是模而现在却大多是模糊不清糊不清,部分已成光板部分已成光板 2. 巫山在一场大雨过后巫山在一场大雨过后, 整个山体上暴露的石块整个山体上暴露的石块全部被腐蚀近全部被腐蚀近1厘米厘米. 3. 2003年年, 几场酸雨过后几场酸雨过后,我国四川奉节县我国四川奉节县12万亩万亩华山松全部枯死华山松全部枯死,重庆面山的重庆面山的3万亩马尾松死亡过半万

17、亩马尾松死亡过半. 我国的酸雨主要为硫酸雨我国的酸雨主要为硫酸雨, 其发展速度很其发展速度很快快, 在在23个调查的省、市及自治区中有个调查的省、市及自治区中有20个个出现过酸雨出现过酸雨, 有不少地区的酸雨已相当严重有不少地区的酸雨已相当严重且逐年增加且逐年增加,据据2001年年4月月9日南京晨报报导日南京晨报报导:国家环保总局局长解振华讲我国相当多的城国家环保总局局长解振华讲我国相当多的城市空气污染程度超标市空气污染程度超标, 酸雨区面积为国土面酸雨区面积为国土面积的积的30%, 全国七大水系中有全国七大水系中有1/3的河段达不的河段达不到使用功能要求到使用功能要求如何控制酸雨如何控制酸雨

18、? 1. 改善燃料种类改善燃料种类,积极开发新能源积极开发新能源; 2. 对煤对煤(其中含硫为其中含硫为0.3%-5%)进行处理进行处理,如选洗加如选洗加工工.综合开发、在煤中加入适量的综合开发、在煤中加入适量的生石灰生石灰、对排放、对排放的烟进行处理以回收的烟进行处理以回收SO2 3. 种植能够吸收种植能够吸收SO2的有关树木的有关树木 (如臭椿、垂柳、如臭椿、垂柳、柳杉）等柳杉）等; 1972年年6月月5日日,具有历史意义的人类环境会议在具有历史意义的人类环境会议在瑞典首都斯德哥尔摩召开瑞典首都斯德哥尔摩召开,通过了著名的通过了著名的人类环人类环境宣言境宣言,并确定每年并确定每年6月月5日

19、为日为“世界环境日世界环境日”。从从1974年起年起,每年联合国环境规划署确定一个主题每年联合国环境规划署确定一个主题,开展开展“世界环境日世界环境日”活动活动,其中其中1983的主题是的主题是防治防治酸雨酸雨脱硫技术及尾气净化脱硫技术及尾气净化碱液法碱液法:用碱液都可吸收用碱液都可吸收SO2和和NO2尾气净尾气净化装置化装置:石灰法石灰法:CaO + SO2 = CaSO32CaSO3 + O2 = 2CaSO4高温高温环境污染环境污染大气污染大气污染土壤污染土壤污染水污染水污染食品污染食品污染噪声污染噪声污染二氧化硫二氧化硫氮的氧化物氮的氧化物碳的氧化物碳的氧化物碳氢化合物碳氢化合物粉尘粉

20、尘煤烟煤烟2月月02日日:国际湿地日国际湿地日3月月22日日:世界水日世界水日4月月22日日:地球日地球日5月月31日日:世界无烟日世界无烟日6月月05日日:世界环境日世界环境日6月月17日日:世界防治荒漠化和世界防治荒漠化和干旱日干旱日7月月11日日:世界人口日世界人口日9月月16日日:国际保护臭氧层日国际保护臭氧层日10月月4日日:世界动物日世界动物日10月月16日日:世界粮食日世界粮食日12月月29日日:国际生物多样性日国际生物多样性日 把保护生态环境成为把保护生态环境成为自己的神圣使命，正成为自己的神圣使命，正成为世界上越来越多人的共识。世界上越来越多人的共识。请看请看 - 1.导致下列现象的主要原因与排放导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是有关的是 （ ） A.酸雨酸雨 B.光化学烟雾光化学烟雾