2018-2019版新学案化学苏教通用版讲义：专题4 第二单元 生产生活中的含氮化合物 第1课时

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第二单元生产生活中的含氮化合物第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化学方程式：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶2。（2）水吸收NO2制硝酸的原理：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；2NO＋O2=2NO2;4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3。(3)二氧化氮溶于氢氧化钠溶液反应的化学方程式是2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。【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（）①8∶1②7∶3③7∶1④4∶1A．①② B．①③C．②③ D．②④答案C解析反应为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，设原气体体积为8L，则剩余气体为1L。若剩余的1L气体为O2，则V(NO2）＝（eq\f（4，5)×7)L，V（O2）＝(eq\f(1，5)×7＋1)L，二者体积比为7∶3；若剩余的1L气体为NO，而上述反应后剩余3LNO2，则V(NO2）＝（3＋eq\f（4，5）×5)L，V（O2）＝（eq\f(1,5）×5）L,二者体积比为7∶1。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：①使用洁净能源；②为汽车安装转化装置,将汽车尾气中的一氧化碳和一氧化氮转化成二氧化碳和氮气：2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化剂））2CO2＋N2；③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.氮氧化物污染治理方法(1）汽车尾气“催化转化法”2CO＋2NOeq\o（=，\s\up7（催化剂))2CO2＋N2(2)氨还原法6NO＋4NH3eq\o(=，\s\up7（催化剂）,\s\do5（△））5N2＋6H2O6NO2＋8NH3eq\o（=，\s\up7(催化剂）,\s\do5(△)）7N2＋12H2O(3）碱液吸收法2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2＋H2O【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（）A．NO2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NOC．NO和O2必须在催化剂表面才能反应D．催化转化总反应式为2NO＋O2＋4COeq\o（=，\s\up7（催化剂))4CO2＋N2答案C解析由题目提供的图可知：2NO＋O2=2NO2，2NO2＋4COeq\o（=，\s\up7(催化剂)）4CO2＋N2，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：2NO＋O2=2NO2、2NO2＋4COeq\o(=，\s\up7(催化剂)）4CO2＋N2,总反应为2NO＋O2＋4COeq\o(=,\s\up7(催化剂))4CO2＋N2,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）.A．CO2 B．SO2C．N2 D．NO2(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：①雨水样品的pH变化的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。②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).①少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤开发新能源A．①②③ B．②③④⑤C．①③⑤ D．①③④⑤答案（1)BD(2)①SO2＋H2OH2SO3，2H2SO3＋O2=2H2SO4②小Cl2＋2H2O＋SO2=H2SO4＋2HCl（或H2SO3＋HClO=H2SO4＋HCl)(3)C解析(1）SO2、NO2易形成酸雨。(2）①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：SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2=2H2SO4.②雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2（或HClO）的反应：SO2＋2H2O＋Cl2=H2SO4＋2HCl（或H2SO3＋HClO=H2SO4＋HCl）。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①③⑤正确。思维启迪(1）pH＜5。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2H2SO3＋O2=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。2．NO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。3．NO、NO2的产生及转化反应为N2＋O2eq\o（=，\s\up7(放电)）2NO2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO4．NO、NO2分别与O2、H2O反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O=4HNO34NO2＋O2＋2H2O=4HNO35．NOx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B．pH在5.6～7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3NO2＋H2O=2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是(）A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2C．NO2是氧化剂,H2O是还原剂D．在反应中若有6molNO2参与反应时，有3mol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（)A．2∶3 B．3∶2C．3∶5 D．5∶3答案A解析3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV312V(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)＝2∶3。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，反应的化学方程式如下:①NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O，②2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O，在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。在反应②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)NO2NO1∶1(2)8NH3＋6NO2eq\o（=,\s\up7（一定条件））7N2＋12H2O[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B．N2＋O2eq\o（=，\s\up7(高温）)2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一C．N2在空气中约占的质量比为eq\f(4，5)D．在反应：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up7（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GerhardErtl，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（）A．CO在铂表面被氧化生成CO2,铂起催化作用B．汽车尾气中的NOx在铂表面发生反应的产物是N2C．CO在铂表面可能和O2、NOx反应D．NOx、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CO＋NOxCO2＋N2（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HClO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NO2B．NO遇空气生成NO2C．CO2与NO反应生成CO和NO2D．NO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12mLNO,然后间歇而又缓慢地通入8mLO2,下列是有关最终状态的描述：①试管内气体呈棕色②试管内气体呈无色③试管内液面不变④试管内液面上升⑤试管内气体是O2⑥试管内气体是NO其中正确的是()A．①③ B．②④⑤C．②④⑥ D．②③⑤答案C解析由反应4NO＋3O2＋2H2O=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1∶4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）mol·L－1 B。eq\f（4，5)mol·L－1C。eq\f(1,28）mol·L－1 D.eq\f（1,42）mol·L－1答案C解析设烧瓶的体积为VL，由4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3知NO2的体积为eq\f（4,5)VL,又O2和NO2的体积比为1∶4,所以最终液体充满整个烧瓶，溶液的体积为VL，NO2的物质的量为eq\f(4，5）VL÷22。4L·mol－1＝eq\f(1,28）Vmol,所以硝酸的物质的量浓度为eq\f(1，28）Vmol÷VL＝eq\f（1，28)mol·L－1。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①NO和NO2,②NO2和O2，③NO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（）A．V1>V2>V3 B．V1〉V3〉V2C．V2〉V3〉V1 D．V3〉V1〉V2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:①中有反应：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，则剩余气体的体积V1＝eq\f（4,3)V;②中有反应:4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，则剩余O2的体积V2＝eq\f（3，4）V；③中气体与水不反应，故试管中气体体积V3＝2V.综上所述，V3>V1〉V2。题组三环境污染及保护8．下列气体①N2;②O2；③NO2；④NO；⑤CO2；⑥CO中，属于大气污染物的是（）A．③④⑥ B．①②③④C．③④⑤⑥ 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是()①白色垃圾②潮汐③酸雨④光化学烟雾⑤臭氧空洞⑥可吸入颗粒物⑦赤潮⑧绿色化学A．①⑦ B．②⑤C．②⑧ D．⑦⑧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.10．C、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pH＜7，我们把pH＜7的雨水称之为酸雨C．N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)2CO＋2NOeq\o(=,\s\up7(催化剂））N2＋2CO2（2)反应除生成了N2外,还生成了增加空气酸度的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：N2＋O2eq\o(=，\s\up7(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①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。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2NO＋O2=2NO2(2）①烧瓶中红棕色气体又变为无色②烧杯中水倒吸到烧瓶中（或烧瓶中液面上升）3NO2＋H2O=2HNO3＋NO13．氮的氧化物和硫的氧化物是导致酸雨的物质。(1）形成酸雨的原理之一可简单表示如下：回答下列问题：①酸雨的pH________(填“＞”“＜”或“＝”)5.6。②D物质的化学式为____________。③反应②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:NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O现有VL某NaOH溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的大气污染物。①所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为______________mol·L－1。②若所得溶液中c(NOeq\o\al(－，3)）∶c(NOeq\o\al(－,2）)＝1∶9，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n∶m＝________。③用含n和m的代数式表示所得溶液中NOeq\o\al(－，3)和NOeq\o\al(－，2)浓度的比值c（NOeq\o\al(－，3)）∶c(NOeq\o\al（－，2））＝________。答案(1)①＜②H2SO3③2SO2＋O2eq\o（,\s\up7（催化剂),\s\do5（△)）2SO3(2）6NO2＋8NH3eq\o（=，\s\up7（一定条件）)7N2＋12H2ONO2NH3（3）①eq\f（m＋n，V)②3∶2③eq\f（n－m,3m＋n)解析(1)酸雨的pH＜5。6，正常雨水的pH＝5.6。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）①因产物NaNO3、NaNO2中n(Na＋)＝n（N),故n(NaOH）＝n（NO)＋n（NO2）＝(m＋n）mol,c(NaOH）＝eq\f(m＋n，V)mol·L－1。②NO2与NO混合气体与NaOH溶液反应可以认为先后发生如下反应：NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2Omm2m2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2On－meq\f(1,2）(n－m）eq\f（1，2）（n－m）当V(NO）2≥V(NO）时能吸收完全，所以c（NOeq\o\al（－，3))∶c（NOeq\o\al(－,2)）＝eq\f（\f（1，2)n－m,2m＋\f(1，2)n－m)＝eq\f（1，9),即n∶m＝3∶2。③c（NOeq\o\al（－,3）)∶c(NOeq\o\al（－,2)）＝eq\f（1,2）(n－m)∶［2m＋eq\f(1,2）(n－m)］＝eq\f（n－m，3m＋n）。14．