高中化学 第四章 第三节 硫和氮的氧化物（第2课时）学案 新人教版必修1-新人教版高一必修1化学学案

硫和氮的氧化物（第2课时）【学习目标】1.了解NO、NO2的主要性质和危害。2.掌握NO、NO2、O2溶于水的简单计算方法。【学习过程】氮元素是作物体内蛋白质、核酸和叶绿素的重要成分，氮肥能促使作物的茎叶生长茂盛，叶色浓绿．蚕豆、大豆等豆科植物和苜蓿等的根部有根瘤菌，能把空气中的氮气转变成氨作为养料吸收，是植物生长发育的基本条件之一，推动着自然界周而复始的氮循环，保持着生态平衡，使生命得以延续。当然现代农业并不单纯仅仅靠等待大自然的恩赐。1.氮气：（1）氮气的物理性质：无色无味气体，难溶于水，与空气密度相近。（2）氮气的化学性质：氮气属于双原子分子，两个氮原子之间的作用非常强。因此，氮气分子稳定，化学性质不活泼，但要注意，N2一旦吸收能量变为N原子则性质较活泼。在高温或放电时可与某些物质反应，N表现为既有氧化性，又有还原性。①还原性：在放电条件下，氮气跟氧气能直接化合生成无色的一氧化氮（NO）。化学方程式为：N2+O22NO②氧化性：N2与H2反应是工业上合成氨的反应原理，具有非常重要的现实意义。在该反应中，N2表现出氧化性。化学方程式为：N2＋3H22NH3（3）氮的固定：将空气中游离的氮转变成氮的化合物的方法叫做氮的固定。2.一氧化氮和二氧化氮：氮元素有五种正化合价+1、+2、+3、+4、+5，有六种氧化物：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。（1）物理性质：物质颜色状态气味密度溶解性毒性NO无色气体无味与空气接近不溶于水有毒NO2红棕色气体刺激性比空气大易溶于水有毒温馨提示：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亦称为“明星分子”。（2）化学性质：①NO在常温下易与空气中的氧气结合：2NO＋O2=2NO2(NO表现还原性)。②NO2溶于水时生成HNO3和NO：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO(工业生产硝酸)。实验步骤实验现象实验结论试管内气体颜色慢慢变为无色，水面不断上升，最后静止在距试管底部约1/3处NO2不能全部被水吸收，有无色气体NO生成把充满NO2的试管倒立水中，再通入O2水面不断上升，最后试管内无色气体约为原NO2体积的1/3，通入适量O2后液面继续上升，最后试管全部充满液体NO2溶于水生成的NO全部与O2反应被水吸收水面不断上升，最后试管全部充满液体NO2可被NaOH溶液全部吸收①二氧化氮溶于水反应的化学方程式是3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，氧化剂与还原剂的物质的量比是1∶2。②水吸收NO2制硝酸的原理：3NO2＋H2O2HNO3＋NO2NO＋O22NO24NO2＋O2＋2H2O4HNO3③二氧化氮溶于氢氧化钠溶液的化学方程式：2NO2＋2NaOHNaNO2＋NaNO3＋H2O3.氮的氧化物溶于水的计算：（1）NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时，可根据反应：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，利用气体体积的变化差值进行计算。（2）NO2和O2的混合气体溶于水时，根据反应：4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3计算。V(NO2)：V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝41，恰好完全反应,>41，NO2过量，剩余NO,<41，O2过量，剩余O2))（3）NO和O2同时通入水中时，此时的反应为：4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3计算。V(NO)：V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝43，恰好完全反应,>43，剩余NO,<43，剩余O2))温馨提示：氮的氧化物与O2混合通入水中，剩余气体可能是NO或O2，不可能是NO2，因为过量的NO2会与水反应生成NO，且形成溶液中的溶质为HNO3。【当堂检测】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2.四支试管中分别充满NO、SO2、NO2、Cl2中的一种，把它们分别倒立于盛有水的水槽中，充分放置后的现象如下图所示．其中原试管充满NO2的是()3.无色的混合气体甲，可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种，将100mL甲气体经过下图实验的处理，结果得到酸性溶液，而几乎无气体剩余，则甲气体的组成为()A．NH3、NO2、N2 B．NH3、NO、CO2C．NH3、NO2、CO2D．NO、CO2、N24.在容积为672mL的烧瓶里充满NO、NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280mL氧气，恰好完全反应，且水充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况)，下列有关叙述中，正确的是()A．总反应为NO＋NO2＋O2＋H2O=2HNO3B．总反应为4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O=12HNO3C．生成硝酸的物质的量浓度接近0.03mol/LD．生成硝酸的物质的量浓度约为0.45mol/L5.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)在常温下，把NO气体压缩到1.01×108Pa，在一个体积固定的容器里加热到50℃，发现气体的压力迅速下降，压力降至略小于原压力eq\f(2,3)就不再改变，已知其中一种产物为N2O，写出上述变化的化学方程式____________________________________。(3)氟利昂(如CCl2F2)可在光的作用下分解，产生氯原子，氯原子会对臭氧层产生长久的破坏作用(臭氧的分子式为O3)。有关反应如下：O3eq\o(,\s\up11(光),\s\do4(光))O2＋O；Cl＋O3→ClO＋O2；ClO＋O→Cl＋O2；总反应：2O3→3O2。在上述臭氧变成氧气的反应过程中，Cl是________。答案与解析题号答案解析1DNO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NO22B根据化学方程式3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，剩余气体是反应前的eq\f(1,3)，故B项正确，NO不溶于水，对应D项；SO2在水中的溶解度为1体积水溶解40体积SO2，对应A项；Cl2对应C项3B因为A、C中的NO2是红棕色气体．最终几乎无气体剩余，原气体不可能含有N2，排除D.B正确，其中NH3被足量的浓硫酸吸收，余下NO、CO2通过足量的Na2O2时，CO2与Na2O2反应生成氧气，氧气与NO生成红棕色的NO2，氧气过量，再通入到水中时4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，得到硝酸溶液，最终几乎无气体剩余4B设NO2的体积为x，NO的体积为y，则：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3xeq\f(x,4)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3yeq\f(3,4)yeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＋y＝672mL,\f(x,4)＋\f(3,4)y＝280mL))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝448mL,y＝224mL)).故参加反应的NO2与NO的物质的量之比为2∶1，则总反应为：4NO＋8NO2＋5O2＋6H2O=12HNO3.据氮元素质量守恒可得生成的HNO3为0.03mol，容器内充满液体则硝酸的体积为0.672L，则c(HNO3)＝eq\f(0.03mol,0.672L)＝0.045mol/L5(1)ACD(2)Cu＋＋NOeq\o\al(－,2)＋2H＋=Cu2＋＋NO↑＋H2O(3)3NON2O＋NO2(4)催化剂(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