1011高中化学全程学习方略课件：4.2.1氮氧化物的产生及转化（苏教版必修1）

1、【例1】工业废气氮氧化物是主要的大气污染源之一。近年来发现许多生物体组织中存在少量NO，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，成为当前生命科学的研究热点。（1）NO在大气层中可发生反应：NO+O3NO2+O，NO2+ONO+O2，从反应过程中看，NO是一种_剂，从最终结果看NO是一种_剂。（2）若使NO转化为无毒气体，据氧化还原反应原理，可选用NH3消除NO对环境的污染，该反应的化学方程式为_。【规范解答】（1）将两个反应相加得总反应为：2O3=3O2。在反应过程中，NO在第一个反应中以反应物参与反应，又在第二个反应中以生成物出现，总反应中NO的质量及性质都没有改变，符合催化剂的定义，所以NO是

2、催化剂。但是在第一个反应中，NO被氧化成NO2，作还原剂。（2）NH3中氮元素显3价，具有还原性，NO中氮元素显+2价，具有氧化性，从理论上说，二者能够发生氧化还原反应，发生化合价“归中”反应，都变成无毒的N2，NH3中的氢元素和NO中的氧元素结合成水。答案：（1）还原 催化（2）4NH3+6NO 5N2+6H2O一定条件=【变式训练】某氮的氧化物和一氧化碳在催化剂的作用下充分反应，生成氮气和二氧化碳。若测得氮气和二氧化碳的物质的量之比为12，则该氮的氧化物是（ ）AN2O BNO CNO2 DN2O5【解析】选B。假设该氮的氧化物化学式为NxOy，则反应的化学方程式（未配平）为：NxOy+C

3、O N2+CO2，因为n（N2）n（CO2）12，所以有：NxOy+2CO 1N2+2CO2，根据N元素守恒，有x2，根据O元素守恒，有y+222，得y2，其化学式为：N2O2，其最简形式为NO。催化剂催化剂【例2】（双选）在标准状况下，容积为10 mL的试管，充满NO2和O2的混合气体，倒立于水槽中，若最后剩余 2 mL气体，则原混合气体中，O2的体积可能为A0.8 mL B9.2 mL C3.6 mL D1.6 mL【思路点拨】解答本题要注意以下三点：【自主解答】选A、C。发生的反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3，若NO2剩余，继续发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO。（1）

4、若剩余气体是O2，则NO2完全反应。参加反应的NO2和O2的体积为：V反应10 mL2 mL8 mL，所以反应的NO2的体积为：V(NO2)反应 V反应 8 mL，反应的O2的体积为：V(O2)反应 V反应 8 mL1.6 mL，V(O2)V(O2)反应+V(O2)剩余1.6 mL+2 mL3.6 mL。（2）若剩余气体是NO，则O2完全反应，剩余气体NO是由剩余的NO2和水反应得到的，根据反应3NO2+H2O= 2HNO3+NO，当剩余2 mL NO时，实际上剩余6 mL NO2，NO2和O2反应的总的体积为：V反应10 mL6mL4 mL，所以与O2反应的NO2的体积为：V(NO2)反应

5、V反应 4 mL3.2 mL，反应的O2的体积为：V(O2)反应 V反应 4 mL0.8 mL，V(NO2)V(NO2)反应+V(NO2)剩余3.2 mL+6 mL9.2 mL。【互动探究】在上题中若假设反应后溶质不扩散，全部留在试管中，当 剩余气体为O2时所得溶液的物质的量浓度为多少？提示：若剩余气体是O2，此时：V(NO2)6.4 mL，减少的气体体积为8 mL，n(HNO3) , c(HNO3) 0.036 mol/L。【变式训练】在一定条件下，将等体积NO和O2混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体的体积约为混合气体体积的（ ）A1/4 B3/4 C1/8 D3

6、/8【解析】选C。NO和O2混合气体溶于水发生的反应为：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，假设反应前NO和O2的体积都是4 L,则4 L NO完全反应，4 L O2中只有3 L参加反应，有1 L剩余，所以剩余气体的体积约为混合气体体积的1/8。1.下列用途中，应用了氮气性质的不活泼性的是（ ）A金属焊接时用作保护气B工业合成氨气的原料气C工业制硝酸的原料之一D医疗上用液氮作冷冻剂【解析】选A。氮气的化学性质不活泼，常温下很难与其他物质发生反应。焊接金属时，充入氮气，可以隔绝空气，防止金属被空气中的氧气氧化，利用了氮气的不活泼性。2.环境污染问题越来越受到人们的关注，造成环境污染的主要原因大

7、多是由于人类生产活动中过度排放有关物质引起的。下列环境问题与所对应的物质不相关的是（ ）A温室效应二氧化碳B光化学污染二氧化氮C酸雨二氧化碳D臭氧层破坏氟氯烃【解析】选C。酸雨主要是大气中的SO2和NOx等酸性气体增多形成的。3.实验室收集NO、NO2两种气体（ ）A均可用排水法BNO用向上排空气法，NO2用排水法C均可用向上排空气法DNO用排水法，NO2用向上排空气法【解析】选D。NO极易和空气中的氧气反应，所以不能用排空气法收集，它难溶于水，可以用排水法收集。NO2易溶于水而且能够和水反应，所以不能用排水法收集；它的密度比空气的大，所以可以用向上排空气法收集。4.下面哪个反应不是“雷雨肥田

8、”的基本反应（ ）AN2+O2 2NOBN2+3H2 2NH3C2NO+O2=2NO2D3NO2+H2O=2HNO3+NO【解析】选B。“雷雨肥田”的基本反应过程为：放电 =5.（2010常州高一检测）通常情况下，氮气很不活泼，其原因是N2分子内部具有NN结构，结合力很大，不容易被破坏。（1）在一定条件下氮气也可以与其他物质反应，有两种气体，一种能够氧化N2，一种能够还原N2，请分别写出这两个反应的化学方程式：氧化N2：_；还原N2：_。（2）Mg可以在N2中燃烧生成氮化镁，写出该反应的化学方程式_，在该反应中N2表现_性。（3）已知氮化镁可以与水反应生成氢氧化镁和氨气，写出该反应的化学反应方

9、程式_。【解析】本题主要考查了根据条件写化学方程式的能力，氧化N2的反应中，氮元素的化合价升高，还原N2的反应中，氮元素的化合价降低。答案：（1）N2+O2 2NON2+3H2 2NH3（2）3Mg+N2 Mg3N2 氧化（3）Mg3N2+6H2O=3Mg（OH）2+2NH3放电 =点燃=A组（30分钟 50分）一、选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分）1.实验室可以用浓硝酸和铜反应制取NO2气体，下列装置中间的试管收集的气体中空气的含量最少的是（ ）【解析】选C。NO2的密度比空气的大，所以可以用向上排空气法收集。用向上排空气法收集气体时，要注意“长进短出”，这样密度比空气大的气体在底

10、部容易大量聚集，空气容易从上面的短导气管排出，收集到的气体中含空气少，纯度高。2.在一定温度和压强下，将装有NO和NO2混合气体的试管倒立在水中，经充分反应后，试管内气体的体积变为原来的4/5，则原混合气体中NO与NO2气体的体积比是（ ）A35 B53 C37 D73【解析】选D。假设原混合气体的体积为5 L，则充分反应后，剩余气体的体积为4 L，体积减少了1 L。根据3NO2+H2O=2HNO3+NO V2，所以V（NO2）V32，V（NO2） V 1 L1.5 L， V（NO）5 L1.5 L3.5 L。V（NO）V（NO2）3.5 L1.5 L73。3.（2010咸阳高一检测）某无色混

11、合气体，依次通过浓硫酸和过氧化钠时，气体体积不断减少，最后气体变成红棕色，该混合气体的组成是（ ）AN2、NO、NH3 BNH3、CO2、N2CNH3、CO2、NO DNH3、N2、NO2【解析】选C。NO2是红棕色气体，排除D选项；混合气体通过浓硫酸时，气体体积减少，说明气体中含有NH3。最后气体变成红棕色，说明有NO2生成，即原气体中有NO，而NO必须在O2作用下才能生成NO2，说明通过过氧化钠后产生O2，即原气体中有CO2或水蒸气。4.工业废气中的氮氧化物是主要污染源，为了治理污染，工业上常通入NH3，发生NOx+NH3N2+H2O反应来治理污染。现有NO、NO2混合气体3 L，用同温同

12、压下3.5 L NH3使其恰好完全转化为N2，则混合气体中NO、NO2的物质的量之比为（不考虑NO2的聚合）（ ）A11 B21 C13 D14【解析】选C。设废气中NO和NO2的体积分别为x、y，则有x+y3 L，根据题给信息，写出NO、NO2分别与NH3反应的化学方程式：6NO+4NH3=5N2+6H2Ox 6NO2+8NH3=7N2+12H2Oy 3.5 L求解方程组得：x0.75 L，y2.25 L，xy13。二、非选择题（本题共2小题，共26分）5（14分）雷利是英国物理学家和化学家，他曾用以下两种方法测定氮气的密度。方法一：将除去水蒸气和二氧化碳的空气通过烧红的装有铜屑的玻璃管，充

13、分反应，将空气中的氧气全部除去，测得氮气的密度为1.257 2 g/L。方法二：将氨气通过灼热的装有氧化铜的玻璃管，生成铜、氮气和水蒸气，除去水蒸气及剩余的氨气后，测得氮气的密度为1.2508 g/L。若两次测定的状况相同，请回答：（1）方法一中除去氧气反应的化学方程式_。方法二中发生反应的化学方程式_。（2）方法一中为除去空气中的水蒸气和二氧化碳，可供选择的装置如下图所示（不可重复使用）：如果气流流向自左向右，在你选择的装置中，各导管口的连接顺序是（用图中相应的字母A、B、C表示）_；所选择装置中盛放的物质按先后顺序分别为_、_。（3）两种方法所测得的氮气密度数值不同，你认为测定较为准确的方

14、法是（填“方法一”或“方法二”）_。理由是_。【解析】利用氨气得到的氮气为纯净的氮气。空气中除了含有氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气外，还含有稀有气体。利用空气得到的氮气中还含有稀有气体等，所以其密度与纯净氮气的密度不同。答案：（1）2Cu+O2 2CuO2NH3+3CuO 3Cu+3H2O+N2（2）GHBA或BAGH 氢氧化钠溶液 浓硫酸=（3）方法二 方法一是从空气混合物中除去氧气、二氧化碳和水蒸气后，把剩余气体当作氮气来测定密度的，这样得到的氮气不纯，还含有其他气体（如稀有气体等），有误差，所以根据方法二来进行实验测定氮气的密度6.（12分）氮及其化合物与我们的生活息息相关。（1）氮肥是三

15、大肥料之一，在氮肥的生产过程中，氨的合成是极其重要的一个反应。工业上合成氨的化学方程式是_；（2）汽车尾气中的NO是造成大气污染的物质之一，用化学方程式表示NO形成酸雨的过程_；在汽车尾气排放管中安装一个催化转化器，可将尾气中另一种有害气体CO跟NO反应转化为CO2与N2，该反应的化学反应方程式为_。（3）含氮废水进入水体而对环境造成的污染越来越严重，某课外兴趣小组用金属铝将NO3-转化为N2，从而消除污染。该反应的离子方程式：6NO3+10Al+18H2O=3N2+10Al（OH）3+6OH。上述反应中，还原剂是_，被还原的元素是_，每生成2 mol N2，将有_mol电子发生转移。【解析】

16、本题考查了有关氮元素的一些基本的反应以及根据条件写方程式，判断各物质在氧化还原反应中的作用及电子的转移，属于基础知识的简单迁移和应用。答案：（1）N2+3H2 2NH3（2）2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO2CO+2NO 2CO2+N2（3）Al N 20催化剂=B组1.已知硝酸镉受热分解的化学方程式为：2Cd(NO3)2 4NO2+O2+2CdO，某学生将少量硝酸镉固体放入试管中加热使之分解后，将带有火星的木条插入试管中，木条复燃，下列说法不正确的是（ ）A木条复燃只是由于反应中生成了氧气BNO2能支持燃烧C木条复燃是反应中生成的O2和NO2与木条共同作用的结果D将

17、生成的混合气体收集在试管中并倒置在水中，结果水充满试管=【解析】选A。由化学方程式可知生成的气体中NO2和O2的体积比为41，即混合气体中O2的百分含量与空气相同，而空气不能使带火星的木条复燃，可见使带有火星的木条复燃也有NO2的原因，又由总反应方程式4NO2+O2+2H2O=4HNO3，可知选项D正确。2.所有氮的氧化物都能和灼热的铁粉按下列方程式发生反应：4NxOy+3yFe=yFe3O4+2xN2；将2 mol NxOy通过500 g灼热的铁粉完全反应后，生成1 mol N2和1 mol Fe3O4则使用的氮的氧化物是（ ）AN2O BNO CNO2 DN2O3【解析】选C。在化学反应中

18、，化学计量数之比等于物质的量变化之比，有4y2x211，得x1，y2，所以该氧化物的化学式为NO2。随着人类社会的发展，氮氧化物（NOx）已成为大气中的主要气态污染物之一。（1）超音速飞机排放的尾气是平流层中NOx的主要来源。它们破坏臭氧层的机理为：O3 O2+O NO+O3NO2+O2NO2+ONO+O2上述反应的总反应式为_，其中_是催化剂。光照（2）汽车尾气中含有NOx、CO和碳氢化合物等。汽车尾气净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图所示。尾气净化装置中发生的总反应化学方程式为：_。测定汽车尾气中NOx的方法之一是用3的H2O2溶液吸收尾气中的

19、NOx生成HNO3，再用NaOH标准溶液滴定HNO3。若要测定标准状况下尾气中NOx的体积分数，所需的数据有_（选填序号）。A所测尾气的总体积B两种氮氧化物的体积比CNaOH标准溶液的物质的量浓度D所消耗NaOH标准溶液的体积E从滴定开始到指示剂变色所需的时间【解析】（1）将三个反应相加得总反应式为：2O3= 3O2。在反应过程中，NO在反应中以反应物参与反应，又在反应中以生成物出现，总反应中NO的质量及性质都没有改变，符合催化剂的定义，所以NO是催化剂。（2）由图可知，气体在催化剂表面吸附反应为：2NO+O2=2NO2，解吸作用的反应为：4CO+2NO2 N2+4CO2，总反应为：2NO+4

20、CO+O2 N2+4CO2。 要测定标准状况下尾气中NOx的体积分数，则必须知道所测尾气的总体积和尾气中NOx的体积。通过消耗的NaOH标准溶液的物质的量可以求出NOx反应生成的硝酸的物质的量，进而求出NOx的物质的量和体积，所以必须知道NaOH标准溶液的物质的量浓度和所消耗NaOH标准溶液的体积。催化剂=催化剂=答案：（1）2O3=3O2 NO（2）2NO+4CO+O2 N2+4CO2A、C、D催化剂=年诺贝尔化学奖授予德国化学家Gerhard Ertl，以表彰他在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

21、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NOx在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【解析】选D。我们学过的气体中只有NO和CO能与人体中的血红蛋白结合，使血液失去携氧功能而引起人体组织缺氧，从而造成人体中毒。2.氮气与其他单质化合一般需要高温，有时还需高压等条件，但金属锂在常温、常压下就能与氮气化合生成氮化锂，这是因为：此反应可能是吸热反应；此反应可能是放热反应；此反应可能是氮分子不必先分解成为原子；此反应前可能氮分子先分解成为原子（ ）A B C D【解析

22、】选C。氮分子中存在NN键，键能很大，非常牢固，通常情况下NN键很难断裂成为氮原子与其他物质反应，如果氮分子能与这种物质容易反应，只可能是氮分子不必先分解为氮原子这种情况；另外化学反应中放热反应一般比较容易发生。综上所述正确选项应为C。3.在N2O、NO、NO2、N2O3、N2O5五种化合物中，同质量氮元素结合氧元素的质量比为（ ）A12345 B21122C11435 D12435【解析】选D。题中需求同质量氮元素结合氧元素的质量比，可把氮统一为“N2+Ox”，将五种化合物的化学式等效变换为：N2O、N2O2、N2O4、N2O3、N2O5，不言而喻应选择D。4.为了避免NO、NO2、N2O4对大气的污染，常采用氢氧化钠溶液进行吸收处理（反应方程式：3NO2+2NaOH= 2NaNO3+NO+H2O；NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O）。现有由a mol NO、b mol N