第四章第三节第2课时.docx
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第四章第三节第2课时
第2课时 氮的氧化物 大气污染物
[学习目标定位] 认识一氧化氮、二氧化氮的性质，熟知氮的氧化物溶于水反应的化学方程式，知道氮的氧化物（NO2）、硫的氧化物（SO2）是主要的大气污染物及防治措施。
一、一氧化氮和二氧化氮的性质
1．一氧化氮的性质
NO为无色无味的有毒气体，难溶于水，具有还原性，易被氧化：
2NO＋O2===2NO2。
故只能用排水法收集。
2．二氧化氮的性质
（1）NO2为红棕色、有刺激性气味的气体，有毒，溶于水时与水发生歧化反应：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
故只能用向上排空气法收集。
（2）NO2能与NaOH溶液反应，化学方程式为2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。
NO和NO2都不是酸性氧化物，NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物；NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物。
例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
答案 C
解析 NO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NO2。
例2 宇宙飞船的运载火箭的推进器引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体，从火箭尾部喷出。
引燃后的高温气体成分有CO2、H2O、N2、NO等，这些气体均无色，但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量的红烟，产生红烟的原因是（ ）
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO与空气反应生成NO2
C．CO2遇NO反应生成NO2
D．NO遇H2O反应生成NO2
答案 B
解析 根据原高温气体均为无色，但现场却能看到红色可推知，是因为发生反应：
2NO＋O2===2NO2。
二、氮的氧化物和氧气、水的反应与计算
1．反应原理
①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
②2NO＋O2===2NO2
由方程式①×2＋②得：
③4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
由方程式①×2＋②×3得：
④4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
2．计算类型
例3 将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是（ ）
A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶1
答案 C
解析 将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体。
设原混合气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV减
312
x
解得：
x＝
，V（N2）＝V－
＝
，故
＝
。
例4 一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的（ ）
A.
B.
C.
D.
答案 C
解析 NO、O2、H2O之间的反应，先判断是否过量，若过量，找出剩余的气体，计算其体积是多少，最后算出剩余气体的体积占原总体积的分数。
由方程式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3计算，NO和O2等体积混合，剩余O2
体积，是原混合气体的
。
三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
1．SO2和NO2的主要来源、危害和防治
2．酸雨
例5 酸雨形成的最主要原因是（ ）
A．森林遭乱砍滥伐，破坏了生态平衡
B．工业上大量燃烧含硫燃料
C．大气中二氧化碳的含量增多
D．汽车排出大量尾气
答案 B
解析 空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下就形成酸雨。
酸雨的形成主要是由于空气中SO2和NOx的增多。
在我国主要是SO2的增多。
空气中SO2的主要来源是①化石燃料（煤和石油产品）的燃烧；②含硫矿石的冶炼；③硫酸、磷肥、纸浆厂的工业废气。
目前，由于汽车用的燃料汽油、柴油等都经过了脱硫处理，所以形成酸雨的最主要原因是工业上大量燃烧含硫燃料。
例6 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，防治SO2污染
B．实施绿化工程，防止扬尘污染
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、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应量
答案 D
解析 A、B、C都是可采取的措施，在D中，若加大不可再生资源石油、煤的开采，会造成资源缺乏，同时会使空气中的SO2、NOx含量的增加。
一氧化氮和二氧化氮都是有毒气体，重要的化学反应有
（1）2NO＋O2===2NO2。
（2）3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
（3）4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
（4）4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）氮元素可形成五种价态的氧化物，其中＋4价的有NO2和N2O4两种（ ）
（2）NO和NO2的颜色、气味、水溶性不同，但它们都是有毒的气体（ ）
（3）NO具有较强的还原性，在空气中极易被氧化（ ）
（4）将盛满NO的试管打开塞子置于空气中，无色气体变为红棕色（ ）
（5）NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物（ ）
（6）NO2与H2O反应时，NO2作氧化剂，H2O作还原剂（ ）
（7）pH<7的降雨均为酸雨（ ）
（8）温室效应主要是空气中SO2的含量升高造成的（ ）
（9）严格控制汽车尾气的排放，可有效减少氮氧化物对大气的污染（ ）
（10）光化学烟雾主要是由SO2造成的（ ）
答案
（1）√
（2）√ （3）√ （4）√ （5）× （6）× （7）× （8）× （9）√ （10）×
2．依据下列描述，可判断某气体一定不是NO2的是（ ）
A．某气体为红棕色
B．某无色气体遇到空气后变为红棕色
C．某气体易液化
D．某气体密度大于空气
答案 B
解析 遇到空气后变为红棕色的无色气体为NO。
3．对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是（ ）
A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂
D．在反应中若有6molNO2参与反应时，有3mol电子发生转移
答案 A
4．在一定温度和压强下将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水中，经过足够的时间后，试管内气体体积缩小为原体积的
，则原混合气体中N2和NO2气体的体积比是（ ）
A．2∶3B．3∶2
C．3∶5D．5∶3
答案 A
5．下列有关环境污染的说法不正确的是（ ）
A．燃煤时加入适量生石灰，可减少废气中SO2的量
B．pH在5.6～7之间的降水通常称为酸雨
C．光化学烟雾的形成主要与NOx和碳氢化合物有关
D．含磷洗涤剂会导致水体污染
答案 B
6．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 ①，
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O ②。
在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。
在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
（2）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：
_____________________________________________。
答案
（1）NO2 NO 1∶1
（2）8NH3＋6NO2
7N2＋12H2O
[对点训练]
题组一 氮气与氮的氧化物
1．关于氮气的性质说法中错误的是（ ）
A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在
B．通常情况下，氮气性质很不活泼
C．可在氧气中燃烧生成一氧化氮
D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环
答案 C
解析 通常情况下氮气的性质很不活泼，在放电或高温条件下，能跟氧气反应。
2．在二氧化氮被水吸收的反应中，发生还原反应和氧化反应的物质的量比是（ ）
A．3∶1B．1∶3C．1∶2D．2∶1
答案 C
解析 二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，氧化剂和还原剂都是二氧化氮，发生还原反应和氧化反应的物质的量比为1∶2。
3．Murad等三位教授关于一氧化氮分子在人体内的独特功能的研究，曾获得诺贝尔医学或生理学奖。
关于一氧化氮的下列叙述不正确的是（ ）
A．一氧化氮是某些含低价氮物质氧化的产物
B．一氧化氮是亚硝酸的酸酐
C．一氧化氮是某些含高价氮物质还原的产物
D．一氧化氮具有还原性，在空气中极易被氧化
答案 B
解析 氮元素的化合价有－3、0、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5等，在一氧化氮分子中，氮元素为＋2价，它既可以是含低价氮物质被氧化的产物，又可以是含高价氮物质被还原的产物；亚硝酸的酸酐是三氧化二氮，一氧化氮不是酸酐；一氧化氮具有较强的还原性，在空气中极易被氧化为红棕色的二氧化氮气体。
4．下列对NO、NO2的描述，不正确的是（ ）
A．NO2是红棕色气体，易溶于水，不是酸性氧化物
B．NO可以用排水法收集，但不能由N2和O2直接化合而得到
C．NO、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
D．NO、NO2都有毒，且NO是汽车尾气的有害成分之一
答案 B
解析 A项，NO2是红棕色气体，易溶于水，并与水发生反应：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由于反应前后N元素的化合价发生了变化，因此NO2不是酸性氧化物，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，错误；C项，NO与氧气发生反应会产生NO2，NO2与水反应产生硝酸和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。
5．诺贝尔化学奖曾授予德国化学家GerhardErtl，以表彰他对固体表面化学研究过程中的重大发现。
使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成无毒气体，以减少汽车尾气中有毒气体的排放，正是此项研究的重要应用之一。
下列有关说法不正确的是（ ）
A．CO在铂表面被氧化生成CO2，铂起催化作用
B．汽车尾气中的NOx在铂表面发生反应的产物是N2
C．CO在铂表面可能和O2、NOx反应
D．NOx、CO、CO2均能与人体中的血红蛋白结合
答案 D
解析 CO、NOx在铂表面发生的反应为CO＋NOxCO2＋N2（未配平），也可能是CO与O2反应，此过程中铂作催化剂；CO2不能与人体中的血红蛋白结合。
题组二 氮的氧化物溶于水的反应及应用
6.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，原来试管中盛装的不可能是什么气体（ ）
A．氮气与二氧化氮的混合气体
B．氧气与二氧化氮的混合气体
C．一氧化氮与二氧化氮的混合气体
D．二氧化氮一种气体
答案 A
解析 氮气不溶于水，在溶液中不能与氧气反应，水不能完全充满试管；氧气与二氧化氮混和倒立水面通入氧气，混合气体完全溶解，水充满试管；一氧化氮与二氧化氮混和倒立水面通入氧气，气体完全溶解，水充满试管；二氧化氮倒立水面通入氧气，气体完全溶解，水充满试管。
7．一定条件下，将充满二氧化氮和氧气的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为原混合气体体积的
，则原混合气体中二氧化氮和氧气的体积之比可能是（ ）
A．8∶1B．7∶3C．7∶2D．4∶1
答案 B
解析 反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，设原气体体积为8L，则剩余气体为1L；若剩余1L气体为氧气，V（NO2）＝
L，V（O2）＝
L，二者体积比为7∶3。
若剩余1L气体为一氧化氮，上述反应后应剩余3L二氧化氮，可得，V（NO2）＝
L，V（O2）＝
L，二者体积比为7∶1。
8．将10mLNO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4mL气体，原混合气体中含NO体积为（ ）
A．1mLB．3mLC．5mLD．7mL
答案 A
解析 若NO2体积为xmL，则NO体积为（10－x）mL，二氧化氮气体与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由此可知，
x＋（10－x）＝4，x＝9,10－x＝1。
题组三 常见的环境污染及防治
9．我国城市环境中的大气污染主要是（ ）
A．二氧化碳、氯化氢、酸雨
B．二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、烟尘
C．二氧化氮、一氧化碳、氯气
D．二氧化硫、二氧化碳、氮气、粉尘
答案 B
解析 常见的大气污染物是氮的氧化物、硫的氧化物、一氧化碳及烟尘。
10．下列污染现象主要与二氧化硫有关的是（ ）
A．酸雨B．光化学烟雾
C．臭氧层空洞D．温室效应
答案 A
解析 光化学烟雾主要是由汽车排出的氮氧化物、碳氢化合物等造成的；臭氧层空洞是由氟氯代烃等的排放引起的；温室效应主要是由大气中CO2含量的不断增加造成的。
11．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
A
CO2
酸雨
化石燃料的燃烧
B
SO2
光化学烟雾
汽车尾气的排放
C
NO2
温室效应
工厂废气的排放
D
CO
CO中毒
燃料的不完全燃烧
答案 D
解析 A项，二氧化碳是造成温室效应的气体，造成酸雨的气体是二氧化硫及氮氧化物，错误；B项，氮的氧化物是造成光化学烟雾的气体，错误；C项，二氧化碳是造成温室效应的气体，错误；D项，CO有毒，主要来自燃料的不完全燃烧，正确。
12．在碳、氮、硫的氧化物中，许多是工业上重要的化工原料，但是当它们分散到空气中时，会带来很多环境问题。
下列有关这些元素的氧化物的说法，不正确的是（ ）
A．开发太阳能、水能、风能、氢能等新能源将有利于减少这些氧化物的产生
B．这些氧化物使雨水的pH＜7，我们把pH＜7的雨水称之为酸雨
C．氮与硫的氧化物还能直接危害人的身体健康，引发呼吸道疾病
D．“温室效应”与二氧化碳的排放有着直接的关系
答案 B
解析 正常雨水为二氧化碳的饱和溶液，其pH为5.6，pH小于5.6的雨水才为酸雨。
[综合强化]
13．某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，特进行如下实验（如下图所示）。
（1）图1两集气瓶中________（填“上”或“下”）瓶颜色深。
（2）图2中反应的现象是________________________________________________。
（3）图3中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有______，说明NO2在该反应中显________性。
（4）由图2和图3中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：
____________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）下
（2）两气体混合后，颜色消失 （3）NO 氧化 （4）NO2＋SO2===NO＋SO3
解析 图3中反应生成的气体遇空气显红棕色，说明图2中反应生成了NO，即NO2和SO2反应，NO2转化为NO，表现氧化性，而SO2则表现还原性，被氧化，S元素化合价升高，只能变成＋6价，应转化为SO3。
14．（2018·大庆实验中学下学期入学考）中国科学院官方微信于2017年3月发表《灰霾专题》，提出灰霾中细颗粒物的成因，部分分析如下图所示。
（1）根据上图信息可以看出，下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的_____（填字母）。
a．SO2b．NOx
c．VOCsd．NH3
（2）机动车大量行驶是污染源之一。
汽车发动机废气稀燃控制系统主要工作原理如图所示；
写出稀燃过程中NO发生的主要反应的方程式__________________________________。
（3）科学家经过研究发现中国霾呈中性，其主要原因如下图所示：
请判断A的化学式并说明判断理由：
_________________________________________。
答案
（1）a
（2）2NO＋O2===2NO2 （3）SO
；因为反应前S为＋4价，N为＋4价，反应后HONO中N元素＋3价，化合价降低；则必有元素化合价升高，是S元素从＋4升高到＋6价，以SO
形式存在
解析
（1）根据示意图可知SO2不是由机动车行驶造成的，故答案为a。
（2）稀燃过程中NO发生的主要反应的方程为2NO＋O2===2NO2。
（3）反应前S元素为＋4价，N元素为＋4价，反应后HONO中N元素为＋3价，化合价降低；有化合价的降低，必有元素化合价升高，所以是S元素从＋4升高到＋6价，故A物质为SO
。
本题也可根据质量守恒推出A的化学式为SO
。
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