1、第2课时氮的氧化物一、氮气、一氧化氮和二氧化氮1氮气(1)物理性质：无色、无味，难溶于水，密度与空气相近，约占空气体积的。(2)化学性质：通常情况下，较稳定，与其他物质不反应。放电或高温下，能与氧气反应生成NO。化学方程式为N2O22NO2一氧化氮和二氧化氮(1)物理性质：(2)化学性质：常温下，NO不稳定，易与O2化合。化学方程式为2NOO2=2NO2。NO2溶于水时与水发生反应。化学方程式为3NO2H2O=2HNO3NO。二、SO2、NO2对大气的污染1SO2与NO2的主要来源、危害和防治(1)来源(2)危害(3)防治2酸雨(1)概念：pH5.6的降雨。(2)成因：主要是大气中的SO2与N
2、O2溶于水形成的。(3)危害。直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化。加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。知识点一 氮的氧化物溶于水的有关计算问题1解题思路(1)要明确试题要求，如反应后容器内是否有剩余气体？剩余气体可能是什么？注意剩余气体不可能是NO2，也不可能是NO与O2的混合气体。(2)计算中可能用到的化学反应：3NO2H2O=2HNO3NO4NO2O22H2O=4HNO34NO3O22H2O=4HNO3(3)要对试题中产生的结果进行可能情况的讨论，如NO2与O2的混合气体溶于水时，剩余的气体是NO还是O2要进行讨论。2氮的氧化物溶于水的几种情况(1)NO2或NO
3、2与N2(非O2)的混合气体溶于水根据3NO2H2O=2HNO3NO利用气体体积变化差值进行计算。(2)NO2和O2的混合气体溶于水根据4NO2O22H2O=4HNO3可知：当体积比V(NO2)V(O2)(3)NO和O2的混合气体溶于水根据4NO3O22H2O=4HNO3可知：当体积比V(NO)V(O2)(4)NO、NO2、O2三种混合气体通入水中可先按式求出NO2和H2O反应后生成的NO的体积，再加上原混合气体中NO的体积，即为NO的总体积，再按式进行计算。(5)无论是4NO2O2混合，还是4NO3O2混合，均可看成是2N2O5，这是实质，即利用N、O原子个数比进行分析推断。当n(N)n(O
4、)(6)电子守恒法当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合，O2得电子，且得失电子总数必然相等，这是解题的依据。1.在3NO2H2O=2HNO3NO反应中，若有4.5 mol NO2参加反应，生成NO气体的物质的量是多少？若通入O2与NO在水中恰好完全反应，则需O2的物质的量是多少？提示：3NO2H2O=2HNO3NO，n(NO)n(NO2)4.5 mol1.5 mol；通入O2后，O2与NO在水中发生反应4NO3O22H2O=4HNO3，则n(O2)n(NO)1.5 mol1.125 mol。2NO2和溴蒸气都是红棕色气体，可否用淀粉KI试纸进行鉴别？提示：不能，因
5、为二者都具有较强的氧化性，都可以氧化KI生成I2，使淀粉变蓝色。通常可以用水：NO2与水反应生成无色溶液，Br2溶于水得橙色溶液；AgNO3溶液：NO2与AgNO3溶液混合溶液无明显现象，而Br2与AgNO3反应生成浅黄色的AgBr沉淀。可根据实验现象不同来鉴别NO2和溴蒸气。例1将10 mL充满NO2和O2混合气体的试管倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2 mL无色气体，求原混合气体中NO2和O2各多少毫升？思路分析对于反应后剩余气体，分析剩余气体的成分，一般来说，两种反应物，首先判断过量，然后根据完全吸收的反应关系计算：二氧化氮完全被水吸收：4NO2O22H2O=4HNO3。一氧化氮完全被
6、水吸收：4NO3O22H2O=4HNO3。解析剩余2 mL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：4NO2O22H2O=4HNO3。剩余的NO2又与水作用，最终有2 mL NO产生。由反应3NO2H2O=2HNO3NO得剩余的NO2体积为2 mL36 mL。则原有O2体积为(10 mL6 mL)0.8 mL，NO2体积为10 mL0.8 mL9.2 mL。(2)剩余的是O2，则有10 mL2 mL8 mL是NO2和O2的混合气体，按反应：4NO2O22H2O=4HNO3进行。所以NO2的体积为8 mL6.4 mL，O2体积为10 mL6.4 mL3.6
7、mL。答案(1)若剩余的是NO，则NO2和O2的体积分别为9.2 mL和0.8 mL。(2)若剩余的是O2，则NO2和O2的体积分别为6.4 mL和3.6 mL。将装有30 mL NO和NO2(设无N2O4)混合气体的试管倒立于水中，经过足够长时间，到水面不再上升为止，此时试管内剩余气体的体积为16 mL，求原混合气体中NO和NO2的体积各多少毫升？解析：NO与水不反应，NO2与H2O反应：3NO2H2O=2HNO3NO；由化学方程式知，最终余下的16 mL气体为NO，既包括原NO，又有NO2与水生成的NO。解法一：气体体积之和法。设原混合气体中含NO2的体积为x，NO的体积为y。3NO2H2
8、O=2HNO3NO31xV解法二：气体体积差量法。反应后气体体积减小值：30 mL16 mL14 mL。设原混合气体中含NO2体积为x。3NO2H2O=2HNO3NOV312x14 mL由得，x21 mL。V(NO)30 mL21 mL9 mL。答案：混合气体中含NO2为21 mL，NO为9 mL。知识点二 常见的环境问题与SO2、NOx的吸收 问题导引1酸雨的产生与什么物质有关？会造成怎样的危害？2氮氧化物会引起哪种类型的空气污染？3如何吸收SO2与氮氧化物以防止污染环境？疑难剖析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，冰雪融化酸雨SO2和氮氧化物的
9、排放土壤、湖泊酸化，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水体富营养化藻类过度繁殖，水质恶化，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.SO2和氮的氧化物的吸收、转化(1)NaOH溶液吸收SO22NaOH=Na2SO3H2ONO2NO2NaOH=2NaNO2H2O2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O(2)氨气吸收2NH3H2OSO2=(NH4)2SO38NH36NO27N212H2O4NH36
10、NO5N26H2O(3)汽车尾气转换器2CO2NO2CO2N2(4)石灰吸收CaOSO2=CaSO32CaSO3O2=2CaSO4特别提示：(1)引起温室效应的气体除CO2之外，还有CH4等，但在环境质量日报中无CO2这一指标。(2)酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞均与氮氧化物有关。1.SO2形成的酸雨，放置一段时间，pH会如何变化？提示：SO2形成的酸雨含有H2SO3，在放置过程中2H2SO3O2=2H2SO4，所以放置一段时间后，pH会减小，酸性增强。2NO在破坏臭氧层的过程中可发生如下反应：NOO3NO2ONO2ONOO2总反应方程式为2O3=3O2，从整个反应来看NO、NO2的作用有何不同？
11、提示：NO在整个反应的前后，其质量和化学性质均保持不变，因此在整个反应中NO作催化剂，NO2仅是中间产物。例21872年，英国科学家史密斯发现伦敦雨水呈酸性，首先提出“酸雨”这一专有名词，现在世界上形成了欧洲、北美、中国三大酸雨区。酸雨被人们称为“天堂的眼泪”或“空中死神”，具有很大破坏力。目前，我国的酸雨主要分布地区是长江以南的四川、贵州、湖南、江西以及沿海的福建、广东等地，约占我国国土面积的30%。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
12、(用化学方程式表示)_。如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变_，原因是(用化学方程式表示)_。(2)下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是_(填写序号)。少用煤作燃料把工厂烟囱造高燃料脱硫在已酸化的土壤中加生石灰开发新能源(3)有人在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地球表面的SO2浓度。在20世纪的6070年代的10年间，由发电厂排放出的SO2增加了35%，但由于建筑高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多。请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取？简述其理由。思路分析该题主要考查酸雨的形成及减少酸雨产生的措施等与环境保护有关的问题。(1)酸雨放置时pH变小，其原因
13、是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致：SO2H2OH2SO3,2H2SO3O2=2H2SO4。雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应：H2SO3HClO=H2SO4HCl(或SO22H2OCl2=H2SO42HCl)。因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。(2)减少酸雨的形成需减少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、开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有力措施。因此正确。(3)不可取，因为SO2的排放总量没有减少，所以进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害。答案(1)2H2SO3O2=2H2SO4小Cl2SO22H2O=H2SO42H
14、Cl(2)(3)不可取，因为污染物排放的总量没变，仍会造成污染。光化学烟雾的形成，主要是由于空气中的NO2受阳光紫外线照射后，发生NO2NOO，和OO2O3，结果导致地面臭氧浓度超标；此外，臭氧分子及氧原子都能使空气中的一些碳氢化合物氧化，得到另一种有毒气体乙醛；NO、NO2、碳氢化合物经过许多复杂的化学反应而产生氧化剂，也对人体造成伤害。已知：二次污染物是指排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物的作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应所形成的物理、化学性状与一次污染物不同的新污染物。下列说法不正确的是(D)二氧化氮将氧气氧化为臭氧二氧化氮在臭氧的形成中起催化作用光化学烟雾率先在发
15、达城市出现NO2是一种二次污染物ABC D解析：氧气和臭氧中氧元素的化合价都为0价，没有化合价的变化，错误；从题给信息可知二氧化氮充当催化剂，正确；光化学烟雾的形成与氮氧化物有关，而汽车尾气是氮氧化物的主要来源，故发达城市易发生光化学烟雾污染，正确；依据题中信息可知，二次污染物是一次污染物的产物，故NO2不是二次污染物，错误。1下列对NO、NO2的描述中不正确的是(B)ANO2是红棕色气体，且能与水发生反应BNO可以用排水法收集，但不能由N2和O2直接化合而得到CNO、NO2在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物DNO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一解析：A
16、项，NO2是红棕色气体，能与水发生反应：3NO2H2O=2HNO3NO，正确；B项，NO难溶于水，可以用排水法收集，在放电时可由N2和O2直接化合而得到NO，错误；C项，NO与氧气发生反应会产生NO2，NO2溶于水反应产生硝酸和NO，因此二者在一定条件下可相互转化，且二者都是引起光化学烟雾的大气污染物，正确；D项，NO、NO2都有毒，且在汽车发动时，在电火花作用下N2和O2化合产生NO，NO是汽车尾气的有害成分之一，正确。2标准状况下，使NO2和O2按41的体积比充满干燥烧瓶，将烧瓶倒置于水中，瓶内液面逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，则最终该溶液中溶质的物质的量浓度为(C)A. molL1 B
17、. molL1C. molL1 D. molL1解析：假设烧瓶的体积为5 L，则NO2的体积为4 L，O2的体积为1 L,4NO2O22H2O=4HNO3，NO2与O2恰好完全反应，溶液充满整个烧瓶，生成硝酸的物质的量为 mol，则c(HNO3) molL1 molL1，故C正确。3(双选)已知NO2和溴蒸气都是红棕色气体，且都有强氧化性，则下列试剂或方法不能将NO2和溴蒸气区别开的是(CD)A向两种气体中加入适量水，振荡B将两种气体分别通入AgNO3溶液中C用湿润的淀粉KI试纸检验D将两种气体分别通入FeCl2溶液中解析：NO2与水反应生成硝酸和无色气体NO，溴蒸气溶于水形成棕色溶液，A能区
18、别；将两种气体分别通入AgNO3溶液中，前者无沉淀生成，后者有浅黄色AgBr沉淀生成：Br2H2OHBrHBrO，AgBr=AgBr，B能区别；NO2和溴蒸气都有强氧化性，都能将I氧化成I2，使淀粉KI试纸变蓝色，C不能区别；NO2和溴蒸气均能氧化FeCl2溶液生成FeCl3溶液，反应后的现象相同，不能鉴别。4在容积为672 mL的烧瓶中充满NO和NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280 mL氧气，恰好完全反应，且液体充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况下的体积)，下列有关叙述正确的是(B)A总反应为NONO2O2H2O=2HNO3B总反应为4NO8NO25O26H2O=12HN
19、O3C生成硝酸的物质的量浓度约为0.030 molL1D生成硝酸的物质的量浓度约为0.060 molL1解析：设反应前NO2的体积为x，NO的体积为y，则：4NO2O22H2O=4HNO3x 4NO3O22H2O=4HNO3y y解得故参加反应的NO2与NO的物质的量之比为21，则总反应为4NO8NO25O26H2O=12HNO3。根据氮元素守恒可得生成的HNO3为0.03 mol，烧瓶内充满液体则硝酸的体积为0.672 L，故c(HNO3)0.045 molL1。综上所述，本题选B。5下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是(C)N2NO2NO2NONO2HNO3N2NON2N
20、H3ABC D解析：该题有两个要求：(1)必须加入氧化剂；(2)通过一步反应就能完成。反应、从化合价角度来看都是升高，但反应N2NO2不能通过一步反应完成；而反应NO2HNO3虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能完成，如3NO2H2O=2HNO3NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应N2NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。6将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为(C)A12 B25C37 D无法确定解析：设1 mol NO和NO2的混合气体中有a mol
21、NO和(1a) mol NO2，根据4NO3O22H2O=4HNO3和4NO2O22H2O=4HNO3可得：a0.4，所以a0.3，V(NO)V(NO2)37。7下表是部分城市某日空气质量日报：(1)由上表可知，空气质量日报中涉及的污染物主要是SO2、NO2和可吸入颗粒物(PM10)。(2)汽车尾气是城市大气中氮氧化物的主要来源之一。治理方法之一是在汽车排气管上加装“催化转化器”，使CO与NOx反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，写出反应的化学方程式：2xCO2NOx2xCO2N2。(3)SO2的排放是造成酸雨的主要因素。形成酸雨的原理之一可简单表示如下：请回答下列问题：酸雨的pH”“”
22、或“”)5.6。反应b的化学方程式为2SO2O22SO3。在一段时间内连续不断测定溶液D的pH，发现pH变小，表示该变化的化学方程式是2H2SO3O2=2H2SO4。若用足量的氢氧化钠溶液吸收含二氧化硫的工业废气，写出该反应的离子方程式：2OHSO2=SOH2O。解析：(1)分析图表中的物质和数据可知涉及的污染物主要是SO2、NO2和可吸入颗粒物(PM10)。(2)汽车尾气的治理方法之一是在汽车排气管上加装“催化转化器”，使CO和NOx反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体氮气和二氧化碳。(3)酸雨的pH5.6；根据流程图，反应b是二氧化硫的催化氧化反应，反应的化学方程式为2SO2O22SO3；亚硫酸能够被空气中的氧气氧化生成硫酸，弱酸转化为强酸，pH变小；用足量的氢氧化钠溶液吸收含二氧化硫的工业废气，该反应的化学方程式为SO22NaOH=Na2SO3H2O，离子方程式为2OHSO2=SOH2O。