2022版高中化学专题4硫、氮和可持续发展第二单元生产生活中的含氮化合物第1课时学案苏教版必修1

1、2021版高中化学专题4硫、氮和可持续发展第二单元生产生活中的含氮化合物第1课时学案苏教版必修1PAGE PAGE 36第1课时氮氧化物的产生及转化学习目标定位1.理解氮氧化物(NO、NO2)的来源和性质。2.了解氮氧化物对环境的影响。一、一氧化氮和二氧化氮1两支大试管分别集满NO和NO2气体，观察它们的颜色状态，嗅闻它们的气味，比较它们密度的大小。填写下表：色、态气味密度溶解性毒性NO无色气体比空气略大不溶于水有毒NO2红棕色气体刺激性气味比空气大易溶于水有毒2.判断下列说法是否正确？(1)氮元素可形成五种价态的氧化物，其中4价的有NO2和N2O4两种()(2)NO和NO2的颜色、气味、水溶

2、性不同，但它们都是有毒的气体()(3)实验室只能用排水法收集NO，用向上排空气法收集NO2()(4)NO具有较强的还原性，在空气中极易被氧化()(5)将盛满NO的试管打开塞子置于空气中，无色气体变为红棕色()答案(1) (2) (3) (4) (5)3二氧化氮溶于水的实验如下图所示：把充满NO2的试管倒立水中，再通入O2。(1)图1实验试管内气体的颜色慢慢变为无色，水面上升，最后静止在距试管底部的1/3处。(2)图2实验把充满NO2的试管倒立水中，试管内水面上升，有无色气体NO生成，再通入氧气，最后试管全部充满液体。(3)图3实验试管内液面上升，最后试管全部充满液体。(1)二氧化氮溶于水反应的

3、化学方程式：3NO2H2O=2HNO3NO，氧化剂与还原剂的物质的量之比是12。(2)水吸收NO2制硝酸的原理：3NO2H2O=2HNO3NO；2NOO2=2NO2；4NO2O22H2O=4HNO3。(3)二氧化氮溶于氢氧化钠溶液反应的化学方程式是2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O。【例1】最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述正确的是()A一氧化氮是一种红棕色气体B常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合C一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到D一氧化氮易溶于水，不能用排水法收集答案C解析NO是一种无色难溶于水的气体，可以

4、用排水法收集；常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。【例2】在一定条件下，将充满NO2和O2的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为原混合气体体积的eq f(1,8)，则原混合气体中NO2和O2的体积之比可能是()81737141A BC D答案C解析反应为4NO2O22H2O=4HNO3，设原气体体积为8 L，则剩余气体为1 L。若剩余的1 L气体为O2，则V(NO2)(eq f(4,5)7) L，V(O2)(eq f(1,5)71) L，二者体积比为73；若剩余的1 L气体为NO，而上述反应后剩余3 L NO2，则V(NO2)(3eq f(4,5)5) L，V(O2)(eq

5、f(1,5)5) L，二者体积比为71。二、氮的氧化物对环境的污染1氮氧化物的来源：氮肥生产、金属冶炼和汽车等交通工具的使用等，会产生大量的氮氧化物，火山爆发、雷鸣电闪等也会将氮气转化为氮氧化物。在燃料燃烧的过程中，空气中的氮气往往也参加反应，这也是汽车尾气中含有NO的原因。2光化学烟雾的形成：空气中的二氧化氮不但能形成酸雨，在日光照射下，二氧化氮还能使氧气经过复杂的反应生成臭氧(O3)，臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生作用后，产生了一种有毒的烟雾，人们称之为光化学烟雾。光化学烟雾对人体的健康、植物的生长都有很大的危害。3氮氧化物污染的防治：使用洁净能源；为汽车安装转化装置，将汽车尾气中的一氧

6、化碳和一氧化氮转化成二氧化碳和氮气：2CO2NOeq o(=,sup7(催化剂)2CO2N2；对生产氮肥、硝酸的工厂排放的废气进行处理。归纳总结1常见的环境污染环境污染形成原因主要危害温室效应大气中CO2含量不断增加全球变暖，冰雪融化，释放有毒气体酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤酸化，腐蚀建筑物光化学烟雾氮氧化物和碳氢化合物的排放危害人体健康和植物生长臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烃的排放地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华白色污染聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃破坏土壤结构和生态环境2.氮氧化物污染

7、治理方法(1)汽车尾气“催化转化法”2CO2NOeq o(=,sup7(催化剂)2CO2N2(2)氨还原法6NO4NH3eq o(=,sup7(催化剂),sdo5()5N26H2O6NO28NH3eq o(=,sup7(催化剂),sdo5()7N212H2O(3)碱液吸收法2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2ONONO22NaOH=2NaNO2H2O【例3】在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法错误的是()ANO2是该过程的中间产物B汽车尾气的主要污染成分包括CO和NOCNO和O2必须在催化剂表面才能反应D催化转化总反应式为2NOO24COeq o

8、(=,sup7(催化剂)4CO2N2答案C解析由题目提供的图可知：2NOO2=2NO2,2NO24COeq o(=,sup7(催化剂)4CO2N2，NO2是该过程的中间产物，A项正确；汽车尾气的主要污染成分为有毒的CO和NO，B项正确；NO和O2在常温下就能反应生成NO2，C项错误；由图示可知，该反应过程分两步进行：2NOO2=2NO2、2NO24COeq o(=,sup7(催化剂)4CO2N2，总反应为2NOO24COeq o(=,sup7(催化剂)4CO2N2，D项正确。【例4】下图所示是酸雨的形成示意图。根据图示回答下列问题。(1)下列气体容易形成酸雨的是_(填字母)。ACO2 BSO2

9、 CN2 DNO2(2)现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：测试时间/h01234雨水的pH4.734.634.564.554.55分析数据，回答下列问题：雨水样品的pH变化的原因是_。如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变_，原因是_。(3)下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是_(填字母)。少用煤作燃料把工厂烟囱造高燃料脱硫在已酸化的土壤中加石灰开发新能源A B C D答案(1)BD(2)SO2H2OH2SO3,2H2SO3O2=2H2SO4小Cl22H2OSO2=H2SO42HCl(或H2SO3HClO=H2SO4HCl)(3)C解析(1)SO2、NO

10、2易形成酸雨。(2)酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化所致：SO2H2OH2SO3,2H2SO3O2=2H2SO4。雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应：SO22H2OCl2=H2SO42HCl(或H2SO3HClO=H2SO4HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。(3)减少酸雨的产生需减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化)，燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有力措施。因此正确。思维启迪(1)pH5.6的降雨称酸雨，酸雨分为硫酸型和硝酸型。(2)CO2不是形成酸雨的物质，不属于“城市空气

11、质量时报”报道的污染物。(3)酸雨在空气中久置酸性增强的原因是2H2SO3O2=2H2SO4，H2SO4酸性强于H2SO3。1氮气的化学性质非常稳定，常温下很难与其他物质反应。2NO为无色无味气体，NO2为红棕色有刺激性气味的气体，它们均为有毒气体，能引起呼吸系统疾病。3NO、NO2的产生及转化反应为N2O2eq o(=,sup7(放电)2NO2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO4NO、NO2分别与O2、H2O反应的化学方程式为4NO3O22H2O=4HNO34NO2O22H2O=4HNO35NOx会形成酸雨，引起光化学烟雾，破坏臭氧层。1关于氮气的性质说法中错误的是()A氮在自

12、然界中既以游离态存在又以化合态存在B通常情况下，氮气性质很不活泼C可在氧气中燃烧生成一氧化氮D大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环答案C解析通常情况下氮气的性质很不活泼，在放电或高温条件下，能跟氧气反应。2下列有关环境污染的说法不正确的是()A燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量BpH在5.67之间的降水通常称为酸雨C光化学烟雾的形成主要与NOx和碳氢化合物有关D含磷洗涤剂会导致水体污染答案B3对3NO2H2O=2HNO3NO反应的下列说法正确的是()A氧化剂与还原剂的质量比为12B氧化产物与还原产物的物质的量之比为12CNO2是氧化剂，H2O是还原剂D在反应中若有6 mo

13、l NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移答案A4在一定温度和压强下将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水中，经过足够的时间后，试管内气体体积缩小为原体积的eq f(3,5)，则原混合气体中N2和NO2气体的体积比是()A23 B32C35 D53答案A解析3NO2H2O=2HNO3NOV312V(NO2)eq f(2,5)V所以V(NO2)eq f(3,5)V，所以V(N2)eq f(2,5)V，V(N2)V(NO2)23。5氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程

14、式如下：NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O，2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O，在反应中，氧化剂是_，还原剂是_。在反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_。(2)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：_答案(1)NO2NO11(2)8NH36NO2eq o(=,sup7(一定条件)7N212H2O对点训练题组一氮气及氮的氧化物1下列关于氮气的说法中错误的是()A通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气BN2O2eq o(=,sup7(高温)2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一CN2在空气

15、中约占的质量比为eq f(4,5)D在反应：3MgN2eq o(=,sup7(高温)Mg3N2中N2作氧化剂答案C解析N2很稳定，常用作保护气；但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2，故汽车尾气会造成环境污染；N2在空气中的体积含量约为eq f(4,5)；N2与金属、H2反应时作氧化剂。2诺贝尔化学奖曾授予德国化学家Gerhard Ertl，以表彰他对固体表面化学研究过程中的重大发现。使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成无毒气体，以减少汽车尾气中有毒气体的排放，正是此项研究的重要应用之一。下列有关说法不正确的是()ACO在铂表面被氧化生成CO2，铂起催化作用B汽车尾气中的NOx在

16、铂表面发生反应的产物是N2CCO在铂表面可能和O2、NOx反应DNOx、CO、CO2均能与人体中的血红蛋白结合答案D解析CO、NOx在铂表面发生的反应为CONOx CO2N2(未配平)，也可能是CO与O2反应，此过程中铂作催化剂；CO2不能与人体中的血红蛋白结合。3科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是()A探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成B探究NO和N2O可能化合生成NO2C探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3D探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的原因是溶液的酸碱性改变还是HC

17、lO的漂白作用答案B解析NO和N2O反应不可能生成NO2，因为氮元素的化合价均升高，没有元素化合价的降低。4发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射场看到火箭喷出大量红烟，产生红烟的原因是 ()A高温下N2遇空气生成NO2BNO遇空气生成NO2CCO2与NO反应生成CO和NO2DNO与H2O反应生成H2和NO2答案B解析NO是一种极易被空气中O2氧化的气体，产物是红棕色气体NO2。题组二氮的氧化物与水的反应5.按图进行实验。试管中装有12 mL NO，然后间歇而又缓慢地通

18、入8 mL O2，下列是有关最终状态的描述：试管内气体呈棕色试管内气体呈无色试管内液面不变试管内液面上升试管内气体是O2试管内气体是NO其中正确的是()A BC D答案C解析由反应4NO3O22H2O=4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为eq f(4,3) mL，试管内液面上升。6在标准状况下，将O2和NO2按14体积比充满干燥烧瓶，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为()A.eq f(1,14) molL1 B.eq f(4,5) molL1C.eq f(1,28) molL1 D.eq f(1,42) molL1答案C解析设烧瓶

19、的体积为V L，由4NO2O22H2O=4HNO3知NO2的体积为eq f(4,5)V L，又O2和NO2的体积比为14，所以最终液体充满整个烧瓶，溶液的体积为V L，NO2的物质的量为eq f(4,5)V L22.4 Lmol1eq f(1,28)V mol，所以硝酸的物质的量浓度为eq f(1,28)V molV Leq f(1,28) molL1。7同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是NO和NO2，NO2和O2，NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是()AV1V2V3 BV1V3

20、V2CV2V3V1 DV3V1V2答案D解析可假设试管体积均为2V，则每种气体的体积均为V；当倒置于水槽中时：中有反应：3NO2H2O=2HNO3NO，则剩余气体的体积V1eq f(4,3)V；中有反应：4NO2O22H2O=4HNO3，则剩余O2的体积V2eq f(3,4)V；中气体与水不反应，故试管中气体体积V32V。综上所述，V3V1V2。题组三环境污染及保护8下列气体N2；O2；NO2；NO；CO2；CO中，属于大气污染物的是 ()A BC D全部答案A解析氮的氧化物、硫的氧化物及CO是常见的大气污染物。9环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数。下列各词与环境污染无关的

21、是()白色垃圾潮汐酸雨光化学烟雾臭氧空洞可吸入颗粒物赤潮绿色化学A BC D答案C解析潮汐是月球的引力形成的自然现象，绿色化学是控制环境污染的方法。10C、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说法不正确的是()A开发太阳能、水能、风能、氢能等新能源将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的雨水称之为酸雨CN与S的氧化物还能直接危害人的身体健康，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答案B解析正常雨水为CO2的饱和溶液，其pH为5.6，pH小于5.6的雨水称为酸雨。综合强

22、化11汽车尾气(含烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个催化转换器(用Pt、Pd合金作催化剂)，它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使汽油充分燃烧及SO2的转化。(1)写出NO与CO通过催化转换器发生反应的化学方程式：_。(2)催化转换器的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度。其原因是_。(3)控制城市空气污染源的方法有_(填字母)。a植树造林 b开发氢能源c使用电动车 d控制汽车进城e使用无铅汽油答案(1)2CO2NOeq o(=,sup7(催化剂)N22CO2(2)反应除生成了N2外，还生成了增加空气酸

23、度的CO2和SO3(3)bc解析汽车尾部排出的废气中主要含CO、NOx及碳氢化合物。CO是汽油不完全燃烧的产物，NOx是汽油爆裂时，由空气中的氮和氧化合而成。碳氢化合物中含有烃类，有的是汽油原有成分，有的是氧化产物。大城市中汽车多，大气中NO含量较高，这是因为汽车引擎在工作时产生高温使之发生如下反应：N2O2eq o(=,sup7(高温)2NO，矿物油中硫在燃烧过程中产生SO2，治理方法是在汽车排气管上装一个用铂、钯合金做的催化转化器，使NO与CO反应生成N2和CO2，SO2被催化氧化为SO3。控制城市空气污染方法中，植树造林这一选项具有一定的迷惑性，植树造林能控制CO2量的增加，但对消除汽车

24、尾气中的烃类、CO、SO2与NO等物质没有直接的效果，选bc。12为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置，并检验装置气密性，实验前用排水法收集半烧瓶NO气体。(1)打开止水夹，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。关上止水夹，首先观察到烧瓶中的现象：_，产生此现象的化学方程式为_。(2)轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象为_；_。产生此现象的化学方程式为_。答案(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色2NOO2=2NO2(2)烧瓶中红棕色气体又变为无色烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升)3NO2H2O=2HNO3NO13氮的氧化物和硫的氧化物是导致酸雨的物质。(1)形成酸雨的原

25、理之一可简单表示如下：回答下列问题：酸雨的pH_(填“”“”或“”)5.6。D物质的化学式为_。反应的化学方程式为_。(2)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：_，反应中氧化剂是_，还原剂是_。(3)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O现有V L某NaOH溶液能完全吸收n mol NO2和 m mol NO组成的大气污染物。所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为_ molL1。若所得溶液中c(NOeq oal(,3)c(NO

26、eq oal(,2)19，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比nm_。用含n和m的代数式表示所得溶液中NOeq oal(,3)和NOeq oal(,2)浓度的比值c(NOeq oal(,3)c(NOeq oal(,2)_。答案(1)H2SO32SO2O2eq o(,sup7(催化剂),sdo5()2SO3(2)6NO28NH3eq o(=,sup7(一定条件)7N212H2ONO2NH3(3)eq f(mn,V)32eq f(nm,3mn)解析(1)酸雨的pH5.6，正常雨水的pH5.6。由图示转化可知：A为SO2，B为SO3，D为H2SO3。(2)NH3 和NO2反应生成的无污染物质是N2和H2O。(3)因产物NaNO3、NaNO2中n(Na)n(N)，故n(NaOH)n(NO)n(NO2)(mn) mol，c(NaOH)eq f(mn,V) molL1。NO2与NO混合气体与NaOH溶液反应可以认为先后发生如下反应：NO2NO2NaOH=2NaNO2H2Om m 2m2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O nm eq f(1,2)(nm) eq f(1,2)