版高中化学专题4硫氮和可持续发展第二单元生产生活中的含氮化合物第1课时学案苏教版必修1Word文档下载推荐.docx

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2NO＋O2===2NO2；

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。

（3）二氧化氮溶于氢氧化钠溶液反应的化学方程式是2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。

【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】　在一定条件下，将充满NO2和O2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NO2和O2的体积之比可能是（　　）

①8∶1　②7∶3　③7∶1　④4∶1

A．①②B．①③

C．②③D．②④

解析　反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，设原气体体积为8L，则剩余气体为1L。

若剩余的1L气体为O2，则V（NO2）＝（

×

7）L，V（O2）＝（

7＋1）L，二者体积比为7∶3；

若剩余的1L气体为NO，而上述反应后剩余3LNO2，则V（NO2）＝（3＋

5）L，V（O2）＝（

5）L，二者体积比为7∶1。

二、氮的氧化物对环境的污染

1．氮氧化物的来源：

氮肥生产、金属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。

在燃料燃烧的过程中，空气中的氮气往往也参加反应，这也是汽车尾气中含有NO的原因。

2．光化学烟雾的形成：

空气中的二氧化氮不但能形成酸雨，在日光照射下，二氧化氮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危害。

3．氮氧化物污染的防治：

①使用洁净能源；

②为汽车安装转化装置，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：

2CO＋2NO

2CO2＋N2；

③对生产氮肥、硝酸的工厂排放的废气进行处理。

归纳总结

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，释放有毒气体

酸雨

SO2和氮氧化物的排放

土壤酸化，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

使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，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.氮氧化物污染治理方法

（1）汽车尾气“催化转化法”

2CO2＋N2

（2）氨还原法

6NO＋4NH3

5N2＋6H2O

6NO2＋8NH3

7N2＋12H2O

（3）碱液吸收法

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

【例3】　在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。

下列说法错误的是（　　）

A．NO2是该过程的中间产物

B．汽车尾气的主要污染成分包括CO和NO

C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应

D．催化转化总反应式为2NO＋O2＋4CO

4CO2＋N2

解析　由题目提供的图可知：

2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO

4CO2＋N2，NO2是该过程的中间产物，A项正确；

汽车尾气的主要污染成分为有毒的CO和NO，B项正确；

NO和O2在常温下就能反应生成NO2，C项错误；

由图示可知，该反应过程分两步进行：

2NO＋O2===2NO2、2NO2＋4CO

4CO2＋N2，总反应为2NO＋O2＋4CO

4CO2＋N2，D项正确。

【例4】　下图所示是酸雨的形成示意图。

根据图示回答下列问题。

（1）下列气体容易形成酸雨的是________（填字母）。

A．CO2B．SO2

C．N2D．NO2

（2）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/h

1

2

3

4

雨水的pH

4.73

4.63

4.56

4.55

分析数据，回答下列问题：

①雨水样品的pH变化的原因是_______________________________________________

________________________________________________________________________。

②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变________，原因是__________________

（3）下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是________（填字母）。

①少用煤作燃料　②把工厂烟囱造高　③燃料脱硫

④在已酸化的土壤中加石灰　⑤开发新能源

A．①②③B．②③④⑤

C．①③⑤D．①③④⑤

答案　

（1）BD　

（2）①SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4　②小　Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl（或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl）　（3）C

解析　

（1）SO2、NO2易形成酸雨。

（2）①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中的氧气氧化所致：

SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4。

②雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2（或HClO）的反应：

SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl（或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl）。

因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。

（3）减少酸雨的产生需减少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、固硫，开发不含硫的新能源（如氢能、核能等），都是有力措施。

因此①③⑤正确。

思维启迪

（1）pH＜5.6的降雨称酸雨，酸雨分为硫酸型和硝酸型。

（2）CO2不是形成酸雨的物质，不属于“城市空气质量时报”报道的污染物。

（3）酸雨在空气中久置酸性增强的原因是2H2SO3＋O2===2H2SO4，H2SO4酸性强于H2SO3。

1．氮气的化学性质非常稳定，常温下很难与其他物质反应。

2．NO为无色无味气体，NO2为红棕色有刺激性气味的气体，它们均为有毒气体，能引起呼吸系统疾病。

3．NO、NO2的产生及转化反应为N2＋O2

2NO

2NO＋O2===2NO2　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

4．NO、NO2分别与O2、H2O反应的化学方程式为

4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3

5．NOx会形成酸雨，引起光化学烟雾，破坏臭氧层。

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

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．下列有关环境污染的说法不正确的是（　　）

A．燃煤时加入适量石灰石，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

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

解析　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　ΔV

　3　　　　　　　　　　　　1　　2

V（NO2）　　　　　　　　　　　

V

所以V（NO2）＝

V，所以V（N2）＝

V，V（N2）∶V（NO2）＝2∶3。

5．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：

①NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O，②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，

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）NO2NO1∶1

（2）8NH3＋6NO2

[对点训练]

题组一　氮气及氮的氧化物

1．下列关于氮气的说法中错误的是（　　）

A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气

B．N2＋O2

2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一

C．N2在空气中约占的质量比为

D．在反应：

3Mg＋N2

Mg3N2中N2作氧化剂

解析　N2很稳定，常用作保护气；

但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2，故汽车尾气会造成环境污染；

N2在空气中的体积含量约为

；

N2与金属、H2反应时作氧化剂。

2．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。

3．科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。

在下列假设或猜想引导下的探究肯定没有意义的是（　　）

A．探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成

B．探究NO和N2O可能化合生成NO2

C．探究NO2可能被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和NaNO3

D．探究向滴有酚酞溶液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的原因是溶液的酸碱性改变还是HClO的漂白作用

解析　NO和N2O反应不可能生成NO2，因为氮元素的化合价均升高，没有元素化合价的降低。

4．发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。

引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均为无色，但在卫星发射场看到火箭喷出大量红烟，产生红烟的原因是（　　）

A．高温下N2遇空气生成NO2

B．NO遇空气生成NO2

C．CO2与NO反应生成CO和NO2

D．NO与H2O反应生成H2和NO2

解析　NO是一种极易被空气中O2氧化的气体，产物是红棕色气体NO2。

题组二　氮的氧化物与水的反应

5.按图进行实验。

试管中装有12mLNO，然后间歇而又缓慢地通入8mLO2，下列是有关最终状态的描述：

①试管内气体呈棕色　②试管内气体呈无色　③试管内液面不变　④试管内液面上升　⑤试管内气体是O2　⑥试管内气体是NO

其中正确的是（　　）

A．①③B．②④⑤

C．②④⑥D．②③⑤

解析　由反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为

mL，试管内液面上升。

6．在标准状况下，将O2和NO2按1∶4体积比充满干燥烧瓶，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为（　　）

A.

mol·

L－1B.

L－1

C.

L－1D.

解析　设烧瓶的体积为VL，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3知NO2的体积为

VL，又O2和NO2的体积比为1∶4，所以最终液体充满整个烧瓶，溶液的体积为VL，NO2的物质的量为

VL÷

22.4L·

mol－1＝

Vmol，所以硝酸的物质的量浓度为

Vmol÷

VL＝

L－1。

7．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。

现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是（　　）

A．V1>

V2>

V3B．V1>

V3>

V2

C．V2>

V1D．V3>

V1>

解析　可假设试管体积均为2V，则每种气体的体积均为V；

当倒置于水槽中时：

①中有反应：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则剩余气体的体积V1＝

V；

②中有反应：

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则剩余O2的体积V2＝

③中气体与水不反应，故试管中气体体积V3＝2V。

综上所述，V3>

V2。

题组三　环境污染及保护

8．下列气体①N2；

②O2；

③NO2；

④NO；

⑤CO2；

⑥CO中，属于大气污染物的是（　　）

A．③④⑥B．①②③④

C．③④⑤⑥D．全部

解析　氮的氧化物、硫的氧化物及CO是常见的大气污染物。

9．环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数。

下列各词与环境污染无关的是（　　）

①白色垃圾　②潮汐　③酸雨　④光化学烟雾　⑤臭氧空洞　⑥可吸入颗粒物　⑦赤潮　⑧绿色化学

A．①⑦B．②⑤

C．②⑧D．⑦⑧

解析　潮汐是月球的引力形成的自然现象，绿色化学是控制环境污染的方法。

10．C、N、S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．N与S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

解析　正常雨水为CO2的饱和溶液，其pH为5.6，pH小于5.6的雨水称为酸雨。

[综合强化]

11．汽车尾气（含烃类、CO、SO2与NO等物质）是城市空气的污染源之一。

治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个催化转换器（用Pt、Pd合金作催化剂），它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使汽油充分燃烧及SO2的转化。

（1）写出NO与CO通过催化转换器发生反应的化学方程式：

__________________________。

（2）催化转换器的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度。

其原因是____________________。

（3）控制城市空气污染源的方法有________（填字母）。

a．植树造林b．开发氢能源

c．使用电动车d．控制汽车进城

e．使用无铅汽油

答案　

（1）2CO＋2NO

N2＋2CO2

（2）反应除生成了N2外，还生成了增加空气酸度的CO2和SO3　（3）bc

解析　汽车尾部排出的废气中主要含CO、NOx及碳氢化合物。

CO是汽油不完全燃烧的产物，NOx是汽油爆裂时，由空气中的氮和氧化合而成。

碳氢化合物中含有烃类，有的是汽油原有成分，有的是氧化产物。

大城市中汽车多，大气中NO含量较高，这是因为汽车引擎在工作时产生高温使之发生如下反应：

N2＋O2

2NO，矿物油中硫在燃烧过程中产生SO2，治理方法是在汽车排气管上装一个用铂、钯合金做的催化转化器，使NO与CO反应生成N2和CO2，SO2被催化氧化为SO3。

控制城市空气污染方法中，植树造林这一选项具有一定的迷惑性，植树造林能控制CO2量的增加，但对消除汽车尾气中的烃类、CO、SO2与NO等物质没有直接的效果，选bc。

12．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：

按图组装好实验装置，并检验装置气密性，实验前用排水法收集半烧瓶NO气体。

（1）打开止水夹，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。

关上止水夹，首先观察到烧瓶中的现象：

________________________________________________________________________，

产生此现象的化学方程式为__________________________________________

（2）轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象为

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

答案　

（1）烧瓶中气体由无色变为红棕色

2NO＋O2===2NO2

（2）①烧瓶中红棕色气体又变为无色

②烧杯中水倒吸到烧瓶中（或烧瓶中液面上升）　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

13．氮的氧化物和硫的氧化物是导致酸雨的物质。

（1）形成酸雨的原理之一可简单表示如下：

回答下列问题：

①酸雨的pH________（填“＞”“＜”或“＝”）5.6。

②D物质的化学式为____________。

③反应②的化学方程式为_____________________________________________________。

__________________________________________________，

反应中氧化剂是____________，还原剂是__________________________________________。

（3）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

2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O

现有VL某NaOH溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的大气污染物。

①所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为______________mol·

②若所得溶液中c（NO

）∶c（NO

）＝1∶9，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n∶m＝________。

③用含n和m的代数式表示所得溶液中NO

和NO

浓度的比值c（NO

）＝________。

答案　

（1）①＜　②H2SO3　③2SO2＋O2

2SO3

（2）6NO2＋8NH3

7N2＋12H2O　NO2　NH3

（3）①

　②3∶2　③

解析　

（1）酸雨的pH＜5.6，正常雨水的pH＝5.6。

由图示转化可知：

A为SO2，B为SO3，D为H2SO3。

（2）NH3和NO2反应生成的无污染物质是N2和H2O。

（3）①因产物NaNO3、NaNO2中n（Na＋）＝n（N），故n（NaOH）＝n（NO）＋n（NO2）＝（m＋n）mol，c（NaOH）＝

②NO2与NO混合气体与NaOH溶液反应可以认为先后发生如下反应：

mm2m

2NO2＋2NaOH===NaNO2＋　NaNO3＋H2O

n－m

（n－m）

（n－m）

当V（NO）2≥V（NO）时能吸收完全，所以c（NO

）＝

＝

，即n∶m＝3∶2。

③c（NO

（n－m）∶[2m＋

（n－m）]＝

。