高中化学 专题4 硫、氮和可持续发展 第2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案 苏教版必修1

第1课时氮氧化物的产生及转化学习目标：1.了解氮氧化物产生的反应原理及应用。(重点)2.了解NO、NO2的性质及应用。(重难点)3.了解氮氧化物的污染与防治。自 主 预 习探 新 知1氮元素的存在大部分氮元素以游离态(N2)存在于空气中，少数氮元素以化合态存在于铵盐、硝酸盐和蛋白质中。2化合态氮的形成(1)少数植物将N2转化为化合态的氮，如植物的根瘤菌。(2)“雷雨发庄稼”形成化合态的氮的反应过程。放电或高温条件下，空气中的N2与O2反应的方程式N2O22NO。NO在空气中易被O2氧化为NO2，化学方程式为2NOO2=2NO2。NO2与H2O易反应生成HNO3和NO，化学方程式为3NO2H2O=2HNO3NO。雨水中的HNO3渗入土壤中与矿物质作用生成硝酸盐，其中NO被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。3N2、NO、NO2的物理性质N2NONO2色态无色气体无色气体红棕色气体气味无味无味有刺激性气味密度比空气的略小比空气的略小比空气的大溶解性难溶微溶与水反应毒性无毒有毒有毒4氮的氧化物对环境的污染(1)氮氧化物的来源：氮肥的生产、金属的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。(2)光化学烟雾的形成：空气中的NO2不但能形成酸雨，在日光照射下，NO2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影响。(3)氮氧化物污染的防治：使用洁净能源；为汽车安装尾气转化装置，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；对生产氮肥、硝酸的工厂排放的废气进行处理。基础自测1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)空气中N2的体积分数约为78%。()(2)N2在高温条件下与O2发生反应生成NO。()(3)自然界中只存在游离态的氮元素，不存在化合态的氮元素。()(4)NO在空气中易转化为红棕色NO2。()(5)NO2与H2O的反应，NO2只作氧化剂。()(6)空气质量日报报道的大气污染物包括CO2、SO2、氮氧化物、固体悬浮颗粒。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)2NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式：_。(2)在汽车尾气系统中安装催化转化器，可有效降低NOx的排放。当尾气中空气不足时，NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式：_。【答案】(1)3NO2H2O=2HNO3NO(2)2NO2CON22CO2合 作 探 究攻 重 难NO、NO2的主要性质探究思考交流(1)二氧化氮溶于水和NaOH溶液的实验如图所示，据图回答下列问题： 图1图2图3图1实验试管内气体的颜色慢慢变为_色，水面_，最后静止在距试管底部的_处。图2实验把充满NO2的试管倒立水中，试管内水面上升且液面不变后，再通入氧气，最后试管_液体。图3实验试管内液面_，最后试管_液体。【提示】无上升全部充满上升全部充满(2)将NO2和O2的混合气体充满试管，倒置于水中。若试管充满液体，则NO2与O2的体积比为多少？_。【提示】V(NO2)V(O2)41氮的氧化物溶于水的有关数量关系(1)相关反应原理3NO2H2O=2HNO3NO2NOO2=2NO2由方程式2得：4NO2O22H2O=4HNO3由方程式23得：4NO3O22H2O=4HNO3(2)氮氧化物溶于水的不同情况及剩余气体NO2与O2的混合气体溶于水(反应)。当V(NO2)V(O2)NO与O2的混合气体溶于水(反应)。当V(NO)V(O2)注意：氮的氧化物或氮的氧化物与O2的混合气体溶于水时，剩余的气体可能是O2，也可能是NO，但不可能是NO2，因为NO2会与水反应又生成NO。对点训练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。下列关于一氧化氮和二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二氧化氮与H2O反应中氧化剂与还原剂的质量比为11CA项，NO为无色气体；B项，常温下NO易被氧气氧化；D项，根据3NO2H2O=2HNO3NO可知氧化剂与还原剂均为NO2，二者质量比为12。2如图所示，室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体均在标准状况下测定)。试回答下列问题：(1)写出观察到的现象(可不写满，也可补充)：_；_；_。(2)最终试管中剩余的气体是_，体积为_。【解析】(1)通入的O2与NO发生反应：2NOO2=2NO2，所以看到有红棕色气体生成。生成的NO2溶于水：3NO2H2O=2HNO3NO，两反应的总反应方程式为4NO3O22H2O=4HNO3，气体消耗，又会看到液面上升。V(NO)V(O2)43，故最后NO气体剩余，为无色气体。 (2)1.5 mL O2全部参加反应，反应的NO为V(NO)V(O2)1.5 mL2.0 mL，由NO总体积为3.0 mL可得剩余NO气体为1.0 mL。【答案】(1)试管内气体变为红棕色试管内液面升高最后试管内剩余无色气体(2)NO1.0 mL常见的环境污染与保护1氮氧化物对环境的影响(1)硝酸型酸雨的形成：N2、O2NONO2HNO3(2)光化学烟雾的形成：汽车尾气排放的NO被空气中的氧气氧化为NO2；在日光照射下，NO2与O2经过复杂的反应生成臭氧；臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生作用后，形成光化学烟雾。(3)氮氧化物对臭氧层的破坏：飞机尾气中的氮氧化物(NO和NO2)对臭氧层(含O3和O)破坏的反应简单表示为：O3NO=O2NO2；ONO2=NOO2在低空，氮氧化物是空气中氧气转化为臭氧的催化剂，造成臭氧污染；在高空，氮氧化物是臭氧转化为氧气的催化剂，破坏臭氧层。2常见其他环境污染(1)温室效应主要是由大气中CO2含量的不断增加造成的；会使全球气候变暖。(2)白色污染形成原因是聚乙烯塑料的大量使用，随意丢弃；会破坏土壤结构和生态环境。(3)赤潮和水华形成原因是生活污水、农业废水和某些工业废水的任意排放，使水体中的N、P等植物营养成分大量富集，导致藻类过度繁殖，鱼类死亡，水质恶化，若发生在淡水中称为“水华”，发生在海水中称为“赤潮”。(4)水俣病含汞的工业废水引起的水体污染，可使鱼类中毒，人食用中毒后的鱼会造成人体汞中毒。对点训练3“保护环境，就是保护人类自己”。下列环境问题与产生的主要原因不相符的是()“臭氧空洞”主要是大量使用氟氯代烃等引起的“光化学烟雾”主要是由NO2等引起的“酸雨”主要是由空气中CO2浓度增大引起的“白色污染”主要是由聚乙烯塑料等引起的“厄尔尼诺”现象是由空气中CO2浓度增大引起的“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的“赤潮”主要是由水体中P、N等元素过量引起的A只有B只有C全部D只有D“保护环境，就是保护人类自己”，环境问题已越来越引起社会的关注，了解一些环境问题产生的主要原因，才能提出合理的治理方案。“臭氧空洞”主要是氟氯代烃引起的，而NOx对“臭氧空洞”的形成也有一定作用；光化学烟雾主要是NOx引起的；“酸雨”的形成主要是SO2及NOx引起的，故不正确；“白色污染”是指聚乙烯塑料引起的污染；空气中CO2浓度增大，引起“温室效应”，“厄尔尼诺”也由此而起；“赤潮”“水华”则是水体中由N、P等营养元素的过量引起的。综上所述，正确答案为D。4光化学烟雾形成的化学过程是：当汽车尾气产生的NO2在日光照射下分解成NO和O时，即开始光化学烟雾的循环，不断地产生O3，这个循环包括下列三个化学方程式，请补充化学方程式：(1)NO2=NOO，_，OO2=O3。(2)以上三个化学方程式的总反应式：_。【解析】(1)题目明确指出：光化学烟雾的循环过程包括三个化学反应。由此可推断：反应NO2=NOO中的生成物NO是反应中的反应物。若要反应OO2=O3不断地发生，就需要反应不断产生O，故反应的生成物必定是NO2，否则无法实现“循环过程”，反应为2NOO2=2NO2。(2)叠加、三个化学方程式，即得结果：3O2=2O3。【答案】(1)2NOO2=2NO2(2)3O2=2O3当 堂 达 标固 双 基1以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是()选项氧化物环境问题主要来源ACO2破坏臭氧层化石燃料的燃烧BSO2温室效应汽车尾气的排放CNO2光化学烟雾工厂废气的排放DCO酸雨汽车尾气和化石燃料的不完全燃烧CCO2温室效应；SO2、NO2酸雨；NO2光化学烟雾。2下列有关氮气的叙述中，错误的是()A镁在空气中燃烧除生成氧化镁外还生成氮化镁B在雷雨天，空气中的N2和O2可反应生成NOC氮气既可作氧化剂又可作还原剂D任何植物都不可能将游离态的氮转化为化合态的氮D豆类植物的根瘤菌可直接将N2转化为化合态的氮。3运载火箭的推进剂引燃后，尾部喷出大量高温气体。该气体主要成分是CO2、H2O、N2、NO等，在发射现场可看到火箭尾部产生大量红棕色气体，其原因是()A高温下N2遇空气生成NO2BNO遇空气生成NO2 CCO2与NO反应生成CO和NO2DNO与H2O反应生成H2和NO2 BNO遇到O2生成红棕色的NO2，B项正确。4在相同状况下，将下列四种混合气体：体积比为31的HCl和N2体积比为11的NO2和N2体积比为11的NO2和O2体积比为41的NO2和O2，分别置于相同的四支试管中并倒置于水槽中，充分反应后液面上升高度分别为h1、h2、h3、h4，下列关系正确的是()Ah1h2h3h4Bh4h3h2h1Ch4h1h3h2Dh2h3h1h4CHCl极易溶于水，试管中剩余气体占试管体积为1/4；体积比为11的NO2和N2，在试管中发生如下反应：3NO2H2O=2HNO3NO，剩余气体占试管体积为；体积比为11的NO2和O2，发生如下反应：4NO22H2OO2=4HNO3，剩余气体占试管体积为；体积比为41的NO2和O2溶于水恰好完全反应，试管中无气体剩余。故h4h1h3h2。5将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是_，发生反应的化学方程式为_，此反应中氧化剂是_，还原剂是_。【解析】3NO2H2O=2HNO3NOV 3 mL 2 mL V(NO2) (5030)mLV(NO2)30 mL，V(NO)20 mL。【答案】323NO2H2O=2HNO3NONO2NO2我国经济发展进入新常态，需要转变经济发展方式，改变粗放式增长模式，不断优化经济结构，实现经济健康可持续发展进区域协调发展，推进新型城镇化，推动城乡发展一体化因：我国经济发展还面临区域发展不平衡、城镇化水平不高、城乡发展不平衡不协调等现实挑战。