第四章第三节氮和氮的氧化物[新课]

土 壤O2 H2O有 句 农 谚 “ 雷 雨 发 庄 稼 ” 。 你 知 道 其 中 的 道 理 吗 ？N2 O2闪 电 NO NO2 HNO3 氮 肥固 氮 作 用 ： 将 游 离 态 氮 （ N2） 转 变 为 化 合 态氮 的 过 程 +5 2 5 N1、 N元 素 的 化 合 价 ： -3， 0， +1， +2， +3， +4， +5化 合 价 +1 +2 +3 +4 +5化 学 式 N 2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5名 称 笑 气 一 氧 化 氮 三 氧 化 二 氮 二 氧 化 氮 四 氧 化二 氮 氧 化 二 氮色 态 无 色 气体 无 色 气 体 蓝 色 液 体 红 棕 色 气体 无 色 气体 无 色 固 体2、 N的 氧 化 物 N2的 电 子 式 N2的 结 构 式 一 、 氮 气 (N2)1、 物 理 性 质 ：无 色 、 无 味 气 体 ， 不 溶 于 水 ， 密 度 比 空 气 略 小N2 + O2 = 2NO（ 无 色 ）放 电 /高 温保 护 气 、 填 充 灯 泡 、 焊 接 金 属 、 低 温 制 冷 等2、 化 学 性 质 ：3、 用 途 ：(1)常 温 下 不 活 泼(2)高 温 下 ： N2 + 3H2 2NH3催 化 剂高 温 ， 高 压N 2 + 3Mg = Mg3N2点 燃 降 温 、 加 压 逐 渐 升 温空 气 -液 化 空 气 -氮 气 （ 氧 气 随 后 挥 发 ）（ 1） 工 业 上 用 空 气 作 原 料 空 气 -混 合 气 体 -氮 气碳 燃 烧 碱 溶 液4、 制 法 ：加 热NaNO2+NH4Cl=NH4NO2+NaClNH4NO2=N2+2H2O（ 2） 实 验 室 制 氮 气 二 、 二 氧 化 氮 和 一 氧 化 氮（ 一 ） 、 一 氧 化 氮 （ NO）1、 物 理 性 质 ：无 色 、 无 味 、 不 溶 于 水 的 有 毒 气 体 ， 密 度 比 空 气 略 小2、 化 学 性 质 ：常 温 下 ： 2NO + O2 = 2NO2（ 红 棕 色 ）2、 如 何 鉴 别 CO与 NO？1、 NO气 体 的 收 集 方 法 ？思 考 :3、 在 体 积 为 VL的 密 闭 容 器 中 通 入 a mol NO和 b mol O 2， 反应 后 容 器 内 N原 子 数 和 O原 子 数 之 比 为 （ ）A.a/b B.a/2b C.a/（ a+2b） D.b/a C 2、 化 学 性 质3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO （ 二 ） 、 二 氧 化 氮 （ NO2）1、 物 理 性 质 红 棕 色 、 有 刺 激 性 气 味 的 有 毒 气 体 ， 易 溶于 水 ， 密 度 比 空 气 大 ， 易 液 化 （ -20 ） 。（ 1） 2NO2 N2O4现 象 ： 红 棕 色 逐 渐 消 失 ， 试 管 水 位 上 升到 2/3处（ 2） 与 水 反 应思 考 ： 将 充 满 NO2的 试 管 倒 立 在 水 槽 中 ，求 此 时 溶 液 的 物 质 的 量 浓 度 ？ 练 习1、 在 NO2被 水 吸 收 的 反 应 中 ， 发 生 还 原 反 应 和 发 生 氧化 反 应 的 物 质 ， 其 质 量 比 为 （ ）A 3:1 B.1:3 C.1:2 D.2:1C2、 NO2与 Br2蒸 气 都 是 红 棕 色 ， 能 否 用 淀 粉 KI试 纸 或碱 溶 液 鉴 别 。 如 果 不 能 ， 又 该 如 何 鉴 别 ？ 通 入 水 中 ， NO2发 生 反 应 ： 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO ，溶 液 呈 无 色 ； 而 溴 水 为 橙 色 。 通 入 AgNO 3溶 液 中 ， Br2蒸 气 生 成 淡 黄 色 沉 淀 ， NO2无 明 显现 象 。 通 入 CCl4溶 液 等 有 机 溶 剂 中 ， Br2蒸 气 易 溶 于 CCl4 ， 且 CCl4溶 液 呈 橙 红 色 ， NO2无 明 显 现 象 。 实 验 步 骤 现 象 解 释（ 1）（ 2）（ 3） 将 一 支 充 满 NO2的 试 管 倒 置 于 盛有 水 的 水 槽 中 红 棕 色 气 体 逐 渐 消 失 ，水 位 上 升 ， 最 后 水 充满 整 个 试 管 的 23 3NO2+H2O = 2HNO3+NO NO2： 红 棕 色 气 体NO： 无 色 气 体将 O2慢 慢 地 通 入步 骤 （ 1） 的 试管 中 无 色 气 体 变 成 红 棕 色气 体 ， 又 变 为 无 色 气体 ， 但 气 体 体 积 逐 渐缩 小 ， 液 面 不 断 上 升 2NO + O2 = 2NO2 3NO 2+H2O = 2HNO3+NO 科 学 探 究 设 计 实 验 ， 要 求 尽 可 能 多 地 NO2被 水 吸 收 继 续 通 入 O2 水 充 满 整 个 试 管 （ 1） NO和 O2混 合 溶 于 水（ 2） NO2和 O2混 合 溶 于 水（ 3） NO、 NO2和 O2混 合 溶 于 水 V(NO) :V(O2) =4:34:3 恰 好 完 全 反 应 ， 无 气 体 剩 余NO过 量 ， 剩 余 气 体 为 NOO2过 量 ， 剩 余 气 体 为 O23NO2 + H2O = 2HNO3 + NO2NO + O2 = 2NO2 3 2+） 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 （ 1） 若 最 终 余 下 气 体 的 成 份 为 O2， 则 20mLNO均 完 全 反 应 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 4 3 20 x x=15mL 此 时 ， 通 入 O2的 体 积 为 15+4 19mL（ 2） 若 最 终 余 下 气 体 的 成 分 为 NO， 则 与 水 反 应 的 NO为 ：20-4 16mL 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 4 3 16 x x=12 mL 综 上 （ 1） （ 2） ， 通 入 O 2的 体 积 可 能 是 12 mL 或 19 mL 例 1、 一 支 试 管 中 充 有 20mLNO气 体 ， 倒 置 于 水 槽 中 ，现 向 其 中 通 入 一 定 量 的 O2， 试 管 内 最 终 有 4mL气 体 ，则 通 入 O2的 体 积 可 能 是 多 少 ？ V(NO2) :V(O2) =4:14:1 恰 好 完 全 反 应 ， 无 气 体 剩 余NO2过 量 ， 剩 余 气 体 为 NOO2过 量 ， 剩 余 气 体 为 O23NO2 + H2O = 2HNO3 + NO2NO + O2 = 2NO2 24NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 +） 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO注 意 ： 氮 的 氧 化 物 与 O2混 合 通 入 水 中 ， 剩 余 气 体 只 可能 是 NO或 O2， 不 可 能 是 NO2。 例 1：（ 1） 将 40mLNO2和 _mLO2混 合 ， 与 水 反 应无 气 体 剩 余 。（ 2） 将 40mLNO2与 15mLO2混 合 ， 与 水 反 应 后 剩 余的 气 体 为 _； 气 体 体 积 为 _mL;（ 3） 将 40mLNO2与 5mLO2混 合 ， 与 水 反 应 后 剩 余的 气 体 为 _； 气 体 体 积 为 _mL;10 520/3O2NO 解 ： 设 原 混 合 气 体 中 NO2的 体 积 为 x mL ， O2的 体 积为 y mL。（ 1） 若 O2过 量 ， 则 NO2全 部 参 加 反 应 ， 剩 下 的 5 mL 气 体 为 O2 ,则 参 加 反 应 的 O2的 体 积 为 (y 5)mL。x： (y-5) =4： 1x + y = 30 例 2、 在 一 支 容 积 为 30mL的 试 管 内 充 满 NO2 和 O2的混 合 气 体 ， 把 试 管 倒 置 于 水 中 ， 充 分 反 应 后 余 5mL，则 原 混 合 气 体 中 NO2 和 O2的 体 积 各 是 多 少 ？x = 20 mLy = 10 mL 得4 NO2 + O2 +2H2O = 4HNO3 4 1 x y-5 （ 2） 法 1： 若 NO2过 量 ， 则 O2全 部 参 加 反 应 ， 而 过 量的 NO2还 会 和 H2O继 续 反 应 ， 剩 下 的 5 mL气 体 为 NO。 (x-4y) ： 5 =3： 1x + y = 30 x = 27 mLy = 3 mL 得综 上 ， NO 2和 O2的 体 积 是 20 mL和 10 mL 或 27 mL和 3 mL 4 NO2 + O2 +2H2O = 4HNO3 4 14y y则 过 量 的 NO2体 积 为 (x-4y) mL， 继 续 与 H2O反 应 3NO2 + H2O =2HNO3 + NO 3 1 x-4y 5mL （ 2） 法 2： 若 NO2过 量 ， 则 O2全 部 参 加 反 应 ， 剩 下 的5 mL气 体 为 NO。 (先 将 NO2转 化 为 NO， 然 后 在 进行 计 算 ) (x/3-5) ： y =4： 3x + y = 30 x = 27 mLy = 3 mL 得综 上 ， NO 2和 O2的 体 积 是 20 mL和 10 mL 或 27 mL和 3 mL 4 NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 4 3 (x/3-5) y mL 3NO2 + H2O =2HNO3 + NO 3 1 x mL x/3 mL 例 1、 将 充 有 5mlNO和 6 mlNO2混 合 气 体 的 试 管 倒 置于 水 槽 中 ， 通 入 7mlO2， 充 分 反 应 后 ， 试 管 中 剩 余的 气 体 是 什 么 ？ 体 积 多 少 ？剩 余 O2体 积 为 1.75mL4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO变 式 若 通 入 的 O2体 积 为 3mL， 结 果 又 如 何 ？ (x+y/3) ： 15 =4： 3x + y = 40 x = 10 mLy = 30 mL 得 综 上 ， NO和 NO2的 体 积 是 10 mL和 30 mL 或 12.5 mL和27.5 mL (x+y/3-5) ： 20 =4： 3x + y = 40 x = 12.5 mLy = 27.5 mL 得 综 上 ， NO2和 O2的 体 积 是 30 mL和 10 mL 或 27.5 mL和12.5 mL (y+x/3-5) ： 20 =4： 3x + y = 40 x = 27.5 mLy = 12.5 mL 得 NO2HNOOH3NO 322 3222 4HNOOH2O4NO 322 4HNOOH2O34NO 52ON 3252 2HNOOHON （ 1） 若 N： O=2:5； 恰 好 完 全 反 应（ 2） 若 N： O2:5； 有 NO剩 余 1 标 况 下 ,将 体 积 比 为 1 4的 O2与 NO2充 满 一 个 干 燥 烧 瓶 ,将 烧瓶 倒 置 于 水 中 ,瓶 内 液 面 上 升 。 假 设 烧 瓶 内 溶 液 不 扩 散 ， 最 终 烧瓶 内 溶 液 的 物 质 的 量 浓 度 为 （ ） （ 单 位 均 为 mol/L）A 1/22.4 B 1/28C 4/5 D 1/42 B3 标 况 下 ， 将 NO 2、 NO、 O2混 合 后 充 满 一 个 干 燥 烧 瓶 ， 倒 置于 水 中 ， 无 气 体 剩 余 ， 假 设 烧 瓶 内 溶 液 不 扩 散 ， 最 终 所 得 溶 液物 质 的 量 浓 度 的 数 值 范 围 是 （ ） （ 单 位 均 为 mol/L）A 0c1/22.4 B 1/39.2c1/22.4C 1/39.2c1/28 D 1/28c1/22.4C2 标 况 下 ,将 体 积 比 为 3 4 的 O2与 NO充 满 一 个 干 燥 烧 瓶 ,将 烧瓶 倒 置 于 水 中 ,瓶 内 液 面 上 升 ,假 设 烧 瓶 内 溶 液 不 扩 散 ， 最 终 烧 瓶内 溶 液 的 物 质 的 量 浓 度 为 ( ) （ 单 位 均 为 mol/L）A 1/22.4 B 1/28C 4/7 D 1/39.2 D 名 称 一 氧 化 氮 二 氧 化 氮化 学 式物 理 性 质收 集 方 法相 互 转 化与 水 反 应化学性质 与 O2反 应其 它 性 质 NO NO2无 色 不 溶 于 水 的 有 毒 气 体 红 棕 色 易 溶 于 水 的 有 毒 气 体不 反 应 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO2NO + O2 = 2NO2 不 反 应2NO2 N2O4只 能 用 排 水 法 只 能 用 排 空 气 法NO 2H2OO2NO 1、 来 源 ： （ 1） 煤 、 石 油 等 化 石 燃 料 的 燃 烧（ 2） 汽 车 尾 气 （ CO、 NxOy）（ 3） 工 厂 废 气 的 排 放四 、 氮 的 氧 化 物 对 环 境 的 污 染 与 防 治 NO2 O2O3O3 CxHy有 毒 烟 雾氮 的 氧 化 物 、 氟 氯 烃 （ 氟 利 昂 ） 等 。2、 危 害（ 1） 酸 雨（ 2） 光 化 学 烟 雾（ 浅 蓝 色 有 刺 激 性 的 烟 雾 污 染 ） NO32HNOO2H23NO （ 3） 破 坏 臭 氧 层 2O3=3O2NO 臭 氧 空 洞 光 化 学 烟 雾 开 发 使 用 洁 净 能 源 ；3、 防 治 对 工 厂 排 放 的 废 气 进 行 处 理 对 汽 车 尾 气 进 行 净 化 处 理 。2CO+NO = 2CO 2+N24CO+2NO2 = 4CO2+N2催 化 剂催 化 剂 中 学 阶 段 涉 及 的 环 境 问 题酸 雨 ： SO2和 氮 氧 化 物光 化 学 烟 雾 ： 主 要 是 氮 氧 化 物 和 碳 氢 化 合 物臭 氧 空 洞 ： 氮 的 氧 化 物 、 氟 氯 烃 （ 氟 利 昂 ） 等温 室 效 应 ： CO2 白 色 污 染 ： 聚 乙 烯 塑 料 的 大 量 使 用 ， 随 意 丢 弃赤 潮 ： 含 磷 洗 衣 粉 的 使 用 ， 使 藻 类 过 度 繁 殖硫 化 氢 的 毒 性 ： 天 然 气 矿 发 生 井 喷 以 及 工 业 废 气 常 见 气 体 的 物 理 性 质 小 结 ：（ 1） 常 温 常 压 下 有 刺 激 性 气 味 的 气 体（ 2） 易 液 化 的 气 体 (可 作 制 冷 剂 )（ 3） 常 温 常 压 下 ， 1体 积 水 中 气 体 的 溶 解 性(4)与 水 反 应 气 体F2、 Cl2、 HF、 HCl、 NH3、 NO2、 O3、 SO2、 H2SCl2、 SO2、 NO2、 NH3极 易 溶 ： NH3(1:700)、 HCl(1:500) 易 溶 ： SO2(1:40)能 溶 ： H 2S(1:2.6)、 Cl2(1:2)、 CO2(1:1) 难 溶 ： H2、 O2、 N2、 CO、 NO、 CH4易 : F2、 NO2 能 : CO2 、 Cl2、 SO2、 NH3 S SO2 SO3 H2SO4 H2S Na2S