专项4第二单元第1课时第1课时氮氧化物的产生及转化[学习目标定位] 1.理解氮氧化物(NO、NO2)的来源和性质。
2.了解氮氧化物对环境的影响。
【一】一氧化氮和二氧化氮1．两支大试管分别集满NO和NO2气体，观察它们的颜色状态，嗅闻它们的气味，比较它们密度的大小。
填写下表：2.判断以下说法是否正确？(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)实验室只能用排水法收集NO，用向上排空气法收集NO2()(4)NO具有较强的还原性，在空气中极易被氧化()(5)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()答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)√3．二氧化氮溶于水的实验如以下图所示：把充满NO2的试管倒立水中，再通入O2。
(1)图1实验试管内气体的颜色慢慢变为无色，水面上升，最后静止在距试管底部的1/3处。
(2)图2实验把充满NO2的试管倒立水中，试管内水面上升，有无色气体NO生成，再通入氧气，最后试管全部充满液体。
(3)图3实验试管内液面上升，最后试管全部充满液体。
(1)二氧化氮溶于水反应的化学方程式：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶2。
(2)水吸收NO2制硝酸的原理：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ；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。
以下关于一氧化氮的表达正确的选项是( )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18，那么原混合气体中NO2和O2的体积之比可能是( )①8∶1 ②7∶3 ③7∶1 ④4∶1A 、①②B 、①③C 、②③D 、②④答案 C解析 反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，设原气体体积为8 L ，那么剩余气体为1 L 。
假设剩余的1 L 气体为O2，那么V(NO2)＝(45×7) L ，V(O2)＝(15×7＋1) L ，二者体积比为7∶3；假设剩余的1 L 气体为NO ，而上述反应后剩余3 L NO2，那么V(N O2)＝(3＋45×5) L ，V(O2)＝(15×5) 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 =====催化剂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 环境污染形成原因 主要危害 温室效应大气中CO 2含量不断增加 全球变暖，冰雪融化，释放有毒气体 酸雨SO 2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〞2CO ＋2NO=====催化剂2CO2＋N2 (2)氨还原法6NO ＋4NH3=====催化剂△5N2＋6H2O6NO2＋8NH3=====催化剂△7N2＋12H2O (3)碱液吸收法2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO ＋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下图。
以下说法错误的选项是( )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NOC 、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=====催化剂4CO2＋N2 答案 C解析 由题目提供的图可知：2NO ＋O2===2NO2,2NO2＋4CO=====催化剂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=====催化剂4CO2＋N2，总反应为2NO ＋O2＋4CO=====催化剂4CO2＋N2，D 项正确。
【例4】 以下图所示是酸雨的形成示意图。
根据图示回答以下问题。
(1)以下气体容易形成酸雨的是________(填字母)。
A 、CO2B 、SO2C 、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：分析数据，回答以下问题：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)以下措施中，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、②③④⑤C、①③⑤D、①③④⑤答案(1)BD(2)①SO2＋H2O H2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4②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＋H2O H2SO3,2H2 SO3＋O2===2H2SO4。
②雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应：SO2＋2 H2O＋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，H2 SO4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。
放电2NO3．NO、NO2的产生及转化反应为N2＋O2=====2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO4．NO、NO2分别与O2、H2O反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO34NO2＋O2＋2H2O===4HNO35．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选项是()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．以下有关环境污染的说法不正确的选项是()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B3．对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的以下说法正确的选项是( )A、氧化剂与还原剂的质量比为1∶2B、氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2C、NO2是氧化剂，H2O是还原剂D、在反应中假设有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移答案 A4．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35，那么原混合气体中N2和NO2气体的体积比是( )A 、2∶3B 、3∶2C 、3∶5D 、5∶3答案 A解析 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV3 1 2V(NO2) 25V 所以V(NO2)＝35V ，所以V(N2)＝25V ，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===NaNO 2＋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)NO2 NO 1∶1 (2)8NH3＋6NO2=====一定条件7N2＋12H2O[对点训练]题组一 氮气及氮的氧化物1．以下关于氮气的说法中错误的选项是( )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=====高温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45D 、在反应：3Mg ＋N2=====高温Mg3N2中N2作氧化剂 答案 C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45；N2与金属、H2反应时作氧化剂。