发布时间 : 星期一 文章高中化学 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更新完毕开始阅读
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
①放电或高温条件下，空气中的N2与O2反应的方程式N2＋O2=====2NO。
或高温②NO在空气中易被O2氧化为NO2，化学方程式为2NO＋O2===2NO2。 ③NO2与H2O易反应生成HNO3和NO，化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
④雨水中的HNO3渗入土壤中与矿物质作用生成硝酸盐，其中NO3被植物的根系吸收，转化为植物生长所需的养料。
3．N2、NO、NO2的物理性质
色态 气味 密度 溶解性 毒性 N2 无色气体 无味 比空气的略小 难溶 无毒 NO 无色气体 无味 比空气的略小 微溶 有毒 NO2 红棕色气体 有刺激性气味 比空气的大 与水反应 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：①使用洁净能源；②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；③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
(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)× 2．NOx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)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 催化剂
(2)2NO＋2CO=====N2＋2CO2
[合 作 探 究·攻 重 难]
[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：
NO、NO2的主要性质探究
图1 图2 图3
①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。
②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。
③图3实验试管内液面________，最后试管________液体。 1
【提示】 ①无 上升 ②全部充满 ③上升 全部充满
3
(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)＝4∶1
2
氮的氧化物溶于水的有关数量关系
(1)相关反应原理 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 2NO＋O2===2NO2
由方程式①×2＋②得： 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
由方程式①×2＋②×3得： 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
① ②
③
④
(2)氮氧化物溶于水的不同情况及剩余气体 ①NO2与O2的混合气体溶于水(反应③)。 ＝4∶1，恰好完全反应??
当V(NO2)∶V(O2)?＞4∶1，NO2过量，剩余NO
??＜4∶1，O2过量，剩余O2②NO与O2的混合气体溶于水(反应④)。 ＝4∶3，恰好完全反应??
当V(NO)∶V(O2)?＞4∶3，剩余NO
??＜4∶3剩余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1∶1
C [A项，NO为无色气体；B项，常温下NO易被氧气氧化；D项，根据3NO2＋H2O===2HNO3
＋NO可知氧化剂与还原剂均为NO2，二者质量比为1∶2。]
3
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)：
①___________________________________________________________； ②___________________________________________________________； ③___________________________________________________________。 (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：①2NO＋O2===2NO2，所以看到有红棕色气体生成。生成的NO2溶于水：②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，①②两反应的总反应方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，气体消耗，又会看到液面上升。V(NO)∶V(O2)＞4∶3，故最后NO气体剩余，为无色气体。
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(2)1.5 mL O2全部参加反应，反应的NO为V(NO)＝V(O2)×＝1.5 mL×＝2.0 mL，由
33NO总体积为3.0 mL可得剩余NO气体为1.0 mL。
【答案】 (1)①试管内气体变为红棕色 ②试管内液面升高 ③最后试管内剩余无色气体
(2)NO 1.0 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： 放电O2H2O
N2、O2――→NO――→NO2――→HNO3 (2)光化学烟雾的形成：
①汽车尾气排放的NO被空气中的氧气氧化为NO2； ②在日光照射下，NO2与O2经过复杂的反应生成臭氧；
③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： O3＋NO===O2＋NO2；O＋NO2===NO＋O2
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
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