二氧化硫和二氧化氮对环境的污染

【例1】将10mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2mL的无色气体，求原混合气中NO2和O2各多少毫升。【自主解答】剩余2mL气体可能是NO或O2，分两种情况讨论：（1）剩余的是NO，可以看成先发生了反应：4NO2+O2+2H2O====4HNO3。剩余的NO2又与水作用，最终有2mLNO产生。由反应3NO2+H2O====2HNO3+NO得剩余的NO2体积为2mL×3=6mL。则原有O2体积为（10mL-6mL)×0.8mL,NO2体积为10mL-0.8mL=9.2mL。（2）剩余的是O2，则有10mL-2mL=8mL是NO2和O2的混合气体按反应：4NO2+O2+2H2O====4HNO3进行。所以NO2的体积为O2体积为10mL-6.4mL=3.6mL。答案：（1）若剩余的是NO，则NO2和O2的体积分别为9.2mL和0.8mL。（2）若剩余的是O2，则NO2和O2的体积分别为6.4mL和3.6mL。【互动探究】若上题中的10mL为NO与O2的混合气体，其组成是怎样的？提示：NO：6.6mL,O2:3.4mL或NO:4.6mL,O2:5.4mL。发生反应：4NO+3O2+2H2O====4HNO3，则参加反应的NO为O2为剩余2mL气体若为NO,则NO为6.6mL，O2为3.4mL;若剩余气体为O2，则NO为4.6mL,O2为5.4mL。【例2】为了让更多的年轻人关注日益严重的全球气候变暖问题，英国一位地产富豪在伦敦开设了一家环保夜总会，内容有三大特色：①地板可以发电②酒精饮品来自有机绿色食品（主张素食是消除温室效应立竿见影的措施）③绿色交通可免费入场。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。下列名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.①⑦B.②⑤C.②⑧D.⑦⑧【规范解答】选C。潮汐是自然现象；白色垃圾主要是难降解的白色塑料，会造成土壤污染；酸雨是氮的氧化物和硫的氧化物造成的污染；光化学烟雾是氮的氧化物等排放造成的；臭氧空洞由氟氯烃等物质造成的；赤潮是水体的富营养化造成的，其危害是造成水中溶解氧减少，导致生物死亡。答案为C。【变式训练】现有以下几种措施：①对煤燃烧时产生的尾气进行除硫处理；②少用原煤作燃料；③燃煤时鼓入足量空气；④开发清洁能源。其中能减少酸雨产生的措施是()A．①②③B．②③④C．①②④D．①③④

【解析】选C。减少酸雨应减少SO2的排放，对煤进行除硫处理，开发新能源，减少原煤作燃料均可以减少SO2的排放。1.2010年世界环境日(6月5日)的主题是：多个物种、一颗星球、一个未来。中国主题：低碳减排、绿色生活。空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。下列措施不利于“蓝天工程”建设的是()A．推广使用燃煤脱硫技术，防止SO2污染B．实施绿化工程，防治可吸附性颗粒污染C．研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染D．加大石油、煤的开采速度，增加化石燃料的供应量【解析】选D。加大石油、煤的开采速度，增加化石燃料的供应量会产生更多的SO2、NO2等污染气体，不利于“蓝天工程”建设。2.最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接的抑制作用。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的气体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【解析】选C。NO是无色的气体，不溶于水，可由N2与O2直接化合而得到，且易与空气中的氧气直接反应而生成NO2，故只有C项符合题意。3.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1∶2，则该氮的氧化物是()A．N2OB．NOC．NO2D．N2O5【解析】选B。设氮氧化物的化学式为NOx，由题意得：2NOx+2CON2+2CO2先写出反应物和生成物，再写出N2、CO2的化学计量数1和2，然后分别根据N、C原子守恒得出NOx、CO的化学计量数是2和2。根据O原子守恒得：2x+2=4，解得：x=1，NOx为NO。催化剂======4.（双选）（2010·石家庄高一检测）如图所示，试管中盛装的是红棕色气体（可能是混合物），当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，对原试管中盛装气体的说法正确的是（）A.可能是N2与NO2的混合气体B.可能是NO2气体C.可能是NO与NO2的混合气体D.只可能是NO2一种气体【解析】选B、C。是红棕色气体，那么一定有二氧化氮的存在，与水反应后生成一氧化氮，所以没有充满试管，继续通入氧气，最终充满试管，则A肯定错误；如果有少量的氧气，大量的二氧化氮时B选项可以成立；C项中通入足量的氧气，NO也可以全部被吸收。5.（2010·淄博高一检测）下边是济南2010年4月某日的空气质量日报首要污染物是_________；污染指数是_________；能引起光化学烟雾的是_____________；能引起酸雨的是________________。（从表中选）【解析】据表中数据可知空气中首要污染物为可吸入颗粒物，其污染指数为66，其中引起光化学烟雾的是NO2，引起酸雨的为NO2与SO2。答案：可吸入颗粒物66二氧化氮二氧化氮和二氧化硫A组（30分钟50分）一、选择题（本题包括4小题，每小题6分，共24分）1.下列有关环境问题的说法正确的是()A.燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的含量B.臭氧的体积分数超过10-4%的空气有利于人体健康C.pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨D.含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染【解析】选A。燃煤时加入石灰石发生如下反应：CaCO3

CaO+CO2↑，CaO+SO2CaSO3及2CaSO3+O2====2CaSO4，故可减少废气中SO2的含量，A正确；空气中臭氧的体积分数低于10-5%时可加速血液循环令人产生振奋的感觉，但高于此值时则会对人体产生伤害，B不正确；只有雨水的pH＜5.6时,才称为酸雨，C不正确；含磷洗涤剂会造成水体污染使水体富营养化，而引起赤潮、水华等现象，D不正确。高温====高温====2.将装有50mLNO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是()A．5∶3B．3∶5C．3∶2D．2∶3【解析】选C。判断此题可根据化学方程式，运用差量法进行计算，由所得结果来确定正确的选项。设混合气体中NO2的体积为x差量法：3NO2+H2O====2HNO3+NOΔV3mL1mL3mL-1mL=2mLx50mL-30mL=20mLx=30mL则原混合气体中NO为50mL-30mL=20mL,所以V（NO2）∶V（NO）=30∶20=3∶2。3.（2010·四川巴中高一检测）汽车尾气中的CO、NO都是城市空气中浓度较高的、危害严重的污染物，下列有关它们的叙述中不正确的是（）A.CO、NO分子均难溶于水B.CO、NO均为酸性氧化物C.CO、NO均为无色无味的有毒气体D.在催化剂的作用下，可通过反应：2CO+2NO====N2+2CO2来达到净化汽车尾气的目的【解析】选B。、CO、NO均为无色无味的有毒气体，难溶于水，属大气污染物，在催化剂作用下可通过反应2CO+2NO====N2+2CO2达到净化汽车尾气的目的，故A、C、D正确；CO、NO均不能与碱反应，故不属于酸性氧化物，B错误。4.某集气瓶中的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片振荡，得橙色溶液，气体颜色消失。再拿走玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，则该气体可能是下列混合气体中的（）A.N2、NO2、Br2B.NO2、NO、N2C.NO2、NO、O2D.N2、O2、Br2【解析】选A。气体呈红棕色说明含有NO2或Br2中的至少一种，溶于水得橙色溶液说明气体中必定含有溴蒸气，所得无色气体遇空气重新变为红棕色说明无色气体含NO，即原气体中有NO2，原气体既有NO2也有Br2,只有A选项符合。二、非选择题（本题包括2小题，共26分）5.（12分）NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，而成为当前生命科学的研究热点，NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题。(1)NO对环境的危害在于____(填编号)。A．破坏臭氧层B．高温下能使一些金属氧化C．造成酸雨D．与人体血红蛋白结合(2)在含Cu+的酶的活化中心中，亚硝酸根离子(NO2-)可转化为NO，写出Cu+和亚硝酸根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式：________。【解析】(1)NO气体在破坏臭氧层的过程中起催化作用；NO能与人体血红蛋白结合而使人中毒；NO被O2氧化生成NO2，NO2与水反应生成HNO3可造成酸雨。(2)NO2-转化为NO时氮的化合价降低，则Cu+在反应中化合价必升高转化为Cu2+。答案：(1)A、C、D(2)Cu++NO2-+2H+====Cu2++NO↑+H2O6.（14分）（2010·南京高一检测）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：NO2+NO+2NaOH====2NaNO2+H2O在该反应中，氧化剂是______，还原剂是______。（2）汽车尾气中含有一氧化氮和一氧化碳，经过排气管中的催化转化器转化为对大气无污染的物质。写出该反应的化学方程式：___________________________。（3）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：_________________________________。【解析】（1）在该反应中NO2中的氮元素化合价降低做氧化剂，NO中氮元素化合价升高做还原剂。（2）根据质量守恒定律结合题目信息可知，一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。（3）根据质量守恒定律结合题目信息可知，氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。答案：（1）NO2NO(2)2NO+2CON2+2CO2（3）6NO2+8NH37N2+12H2O催化剂======一定条件======B组1.在标准状况下，将O2与NO按3∶4的体积比充满一个干燥烧瓶，将烧瓶倒置于水中，瓶内液面逐渐上升，最后烧瓶内溶液的物质的量浓度为()A.0.045mol·L-1B.0.036mol·L-1C.0.026mol·L-1D.0.030mol·L-1【解析】选B。此题涉及两个知识点：（1）NO与O2迅速反应生成NO2。（2）NO2与O2混合气与水发生反应：4NO2+O2+2H2O====4HNO3。设O2为3mol,NO为4mol。根据2NO+O2====2NO2，烧瓶内实际存在的是4molNO2和1molO2，与水作用后，恰好生成4molHNO3，溶液的体积为5×22.4L。故硝酸溶液的浓度为4/（5×22.4）=0.036（mol·L-1）。2.（2010·天津高一检测）科学兴趣小组为了研究酸雨的成分及成因，对取得的酸雨样品进行了pH的测定，随时间推移，得到了如下的实验数据。(1)雨水样品放置时，pH变化的主要原因为：________________________（用化学方程式表示）,由此可以得出酸雨形成的过程可能是______________________。（2）下列各选项是酸雨给人类造成的危害，其中不正确的是______。A.腐蚀建筑物、雕塑等B.污染水源C.改良碱性土壤D.损害庄稼（3）现有以下几种措施：①对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理，②少用原煤作燃料，③燃煤时鼓入足量空气，④开发清洁能源。其中能减少酸雨产生的措施是______。A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④(4)实验室中进行SO2的制备及性质实验时，在装置最后必须有________装置，所选试剂为______，发生反应的离子方程式为_________________________________。（5）为了减少煤燃烧时向大气排放的二氧化硫，不同的地方往往采取不同的“固硫”方法。①火力发电厂常用氢氧化钙的悬浊液吸收煤燃烧时产生的二氧化硫气体，并用来制取石膏（CaSO4·2H2O),有关反应的化学方程式为：_________________________，_____________________________________________，_____________________________________________。②硫酸工业中常用浓氨水来吸收二氧化硫，有关的化学方程式为：___________________________________，_____________________________________________。【解析】（1）酸雨主要是SO2及NO2等溶于水生成的，故酸雨的成分中既含有HNO3，也含有H2SO3、H2SO4等，H2SO3不稳定，具有强的还原性，可被空气中的O2氧化为H2SO4，故氧化后溶液的酸性变强，pH减小。（2）酸雨危害极大，会危害农作物、森林、草原、鱼类、建筑物、工业设备、电信电缆等。（3）要减少酸雨的产生，首先要了解大气中二氧化硫的来源。大气中二氧化硫的来源主要是化石燃料的燃烧，以及含硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥、造纸等生产过程产生的尾气。因此少用煤作燃料以及对燃料进行脱硫处理，是减少酸雨的有效措施。开发新能源如氢能、核能等可以从根本上杜绝二氧化硫的产生，燃煤时鼓入足量空气不会减少SO2的排放。（4）SO2有毒，会污染环境，因此必须有尾气吸收装置，可在洗气瓶中装入NaOH溶液，发生反应的离子方程式为SO2+2OH-====SO32-+H2O。答案：(1)2H2SO3+O2====2H2SO4雨水溶解SO2生成H2SO3，H2SO3被空气中的氧气氧化为H2SO4，降落下来而形成酸雨（2）C（3）C（4）尾气吸收NaOH溶液SO2+2OH-====SO32-+H2O（5）①Ca(OH)2+SO2====CaSO3↓+H2O2CaSO3+O2====2CaSO4CaSO4+2H2O====CaSO4·2H2O②2NH3·H2O+SO2====(NH4)2SO3+H2O2(NH4)2SO3+O2====2(NH4)2SO4某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条的燃烧”，由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案(忽略N2O4的存在，图中铁架台等夹持仪器均已略去)。已知浓HNO3受热分解、金属和浓HNO3反应的化学方程式分别为4HNO3（浓）4NO2↑+O2↑+2H2O、Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2H2O+2NO2↑。△====△====Ⅰ．实验装置如图甲所示实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学得出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确______(填“正确”或“不正确”)，理由是___________________________________。Ⅱ．实验装置如图乙所示(1)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，该反应的化学方程式是___________________。(2)当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了，有的同学得出“NO2能支持木条燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确______(填“正确”或“不正确”)，理由是________________________________________。Ⅲ．为了更直接说明“NO2能否支持木条的燃烧”这一问题，请你重新设计一个简单的实验方案，简述实验原理和主要操作________________________________。【解析】Ⅰ．从加热硝酸的产物可知由实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，得出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论是不正确的，因为带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生大量水蒸气造成的。Ⅱ．(1)根据硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，可知该反应的化学方程式是：2Cu(NO3)2

2CuO+4NO2↑+O2↑。△====(2)由于硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同，若NO2不支持燃烧，则木条不会复燃。因此“NO2能支持木条的燃烧”的结论正确。Ⅲ．因加热浓硝酸要产生NO2和O2两种气体，而验证NO2能否支持燃烧，需要制取NO2气体，因此，选用金属铜和浓硝酸反应制取NO2，并用浓H2SO4或无水CaCl2进行干燥，再将带火星木条伸入NO2中观察是否复燃。答案：Ⅰ.不正确带火星的木条熄灭可能是由于加热时产生大量水蒸气造成的Ⅱ.(1)2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑(2)正确硝酸铜分解产生的混合气体中氧气的体积分数与空气中氧气的体积分数基本相同，若NO2不支持燃烧，则木条不会复燃Ⅲ．用金属铜与浓硝酸反应制取NO2气体，并用浓硫酸或无水氯化钙进行干燥，再将带火星的木条伸入二氧化氮中观察现象△====1.把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是（）A.氧气B.二氧化氮C.二氧化氮和氧气D.二氧化氮和一氧化氮【解析】选C。少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，逸出的气体为NO、CO2，二者物质的量比为1∶1,同时还有少量水蒸气逸出，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，CO2与过氧化钠反应生成的O2恰好与NO反应生成NO2,逸出的少量水蒸气与过氧化钠反应生成O2,所以最后收集到的气体是NO2和O2。2.关于NO的下列叙述不正确的是()A.NO可以是某些含低价N物质被氧化的产物B.NO不是亚硝酸酐C.NO可以是某些含高价N物质被还原的产物D.NO是红棕色气体【解析】选D。氮元素的化合价有-3、+1、+2、+3、+4、+5等价态，而NO中氮元素的化合价为+2价，所以NO既可由含低价氮元素的物质被氧化得到，也可由含高价氮元素的物质被还原得到，HNO2的酸酐为N2O3，NO气体为无色。3.保护环境是每一个公民的责任，下列做法：①推广使用无磷洗涤剂；②城市生活垃圾分类处理；③推广使用一次性木质筷子；④推广使用清洁能源；⑤过量使用化肥、农药；⑥推广使用无氟冰箱。其中有利于保护环境的是（）A.①②④⑤B.②③④⑥C.①②④⑥D.③④⑤⑥【解析】选C。使用一次性筷子会加快森林的砍伐，对环境不利；过量使用化肥、农药会造成水体污染；含磷洗涤剂会导致水质富营养化而产生水华、赤潮等现象。4.把3体积的NO2气体，依次通过下列3个分别装有：①NaHCO3饱和溶液，②浓硫酸，③Na2O2的装置后，用排水法把残留气体收集到集气瓶中，集气瓶内气体应是（同温同压下测定）()A.1体积NOB.2体积NO2和0.5体积O2C.2体积O2D.0.25体积O2【解析】选D。3体积NO2通过NaHCO3饱和溶液发生反应：3NO2+H2O====2HNO3+NO，HNO3+NaHCO3====NaNO3+H2O+CO2↑，剩余气体为2体积CO2和1体积NO，通过浓H2SO4干燥后，再通过Na2O2时，发生反应2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2，剩余气体为1体积O2和1体积NO，排水法收集时发生反应4NO+3O2+2H2O====4HNO3，故剩余0.25体积O2。5.实验室制取下列气体，只能用排水集气法收集的气体是()A.NO2B.NOC.H2D.Cl2【解析】选B。NO2溶于水且能与水发生反应，因此NO2只能用排空气法收集；NO接触空气即发生反应：2NO+O2====2NO2，且NO难溶于水，因此NO只能用排水法收集；H2难溶于水且比空气轻，既可用向下排空气法收集，也可用排水法收集；Cl2比空气重，而在饱和食盐水中溶解度很小，因此Cl2可用向上排空气法收集，也可用排饱和食盐水方法收集，故选B。6.将VmLNO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到amL无色气体A。将此无色气体A与等体积的O2混合，通过水充分吸收后，得到5mL无色气体B，试回答：（1）A气体是______，B气体是______。（2）A气体的体积是______mL。（3）V的取值范围是_____。【解析