38氮及其氧化物(提高)知识讲解（提高） (1).doc

1、氮及其氧化物氮及其氧化物编稿：房鑫审稿：曹玉婷【学习目标】【学习目标】1、掌握氮气的物理、化学性质，了解氮气的工业制法；2、掌握一氧化氮、二氧化氮的物理、化学性质，了解二者的实验室制法；3、掌握有关一氧化氮、二氧化氮的简单计算。【要点梳理】【要点梳理】要点一、氮气要点一、氮气1物理性质：无色、无味的气体，密度比空气略小，在水中溶解度很小（体积比=1：0.02），在压强为 101KPa 下，氮气在195.8时变成无色液体，氮气分子在209.9时变成雪花状固体。2化学性质：（1）通常状况下很难与其它物质发生化学反应（2）在一定条件下，能与一些物质发生化学反应与 H2反应：与某些金属反应：3Mg+N

2、2Mg3N2与 O2反应：在通常情况下，与 O2不发生反应，但在放电或高温的条件下能与 O2直接化合生成 NO。N2+O22NO（闪电、汽车引擎中发生的反应）NO 为无色无味有毒的难溶于水的气体，NO 很容易在常温下与空气中的 O2化合，生成 NO2。2NO+O2=2NO2， NO2为红棕色、有刺激性气味，有毒的气体，易溶于水并发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NONO、NO2为大气污染物3工业制法：（1）分离液态空气：（2）耗氧法：4用途：工业原料，合成氨，制化肥，HNO3，保护气，制冷剂要点二、二氧化氮和一氧化氮的比较要点二、二氧化氮和一氧化氮的比较【高清课堂：【高清课堂：氮及其氧化

3、物氮及其氧化物 ID: 395519#氮的氧化物氮的氧化物】NONO2物理性质色态味无色、无味、气体红棕色、刺激性气味、气体密度密度略大于空气密度比空气大熔沸点很低低，易液化溶解性不溶易溶化学性质毒性有毒有毒与水不反应3NO2+H2O=2HNO3+NONO2既是氧化剂，又是还原剂与碱不反应2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2ONONO22NaOH=2NaNO2+H2O氧化性2NO+2CO=2CO2+N22NO2+2KI=I2+2KNO2还原性2NO+O2=2NO2可使 KMnO4褪色可使 KMnO4褪色与 O2混合，通入水中4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H

4、2O=4HNO3实验室制取3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2OCu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O收集方法排水法向上排空气法要点诠释：要点诠释：氮的氧化物除 NO、NO2外，还有12N O、323N O、424N O、525N O，其中 N2O5、N2O3分别是硝酸、亚硝酸（HNO2）的酸酐。要点三、氮的氧化物溶于水的几种情况分析要点三、氮的氧化物溶于水的几种情况分析（1）NO2或 NO2与 N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O=2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。（2）NO2与 O2的混合气体溶于水，由 3NO2+H2O=2HNO

5、3+NO 及 2NO+O2=2NO2，得：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，可知，（3）NO 和 O2同时通入水中时，其反应是 2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO，将3+2 得总反应式为：4NO+3O2+2H2O=4HNO3。224 3,(NO)(O )4 3,NO4 3,OVV恰好完全反应剩余剩余（4）NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按情况（1）求出 NO2与 H2O 反应生成的 NO 的体积，再加上原混合气体中的 NO 的体积即为 NO 的总体积，再按情况（3）进行计算。要点四、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染要点四、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染1大

6、气的主要污染物是二氧化硫和二氧化氮，溶于水后会形成酸性溶液，随雨水降下来会形成酸雨，pH5.6。2酸雨的主要危害是能直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。3二氧化硫和二氧化氮都是有用的化工原料，二氧化硫在一定条件下可被催化氧化成三氧化硫，方程式是2SO2+O22SO3。三氧化硫与水反应的方程式是 SO3+H2O=H2SO4。4防止酸雨的主要措施：（1）调整能源结构，发展清洁能源，优化能源质量，提高能源利用率，减少燃煤产生的二氧化硫和二氧化氮等。（2）加强环境管理，强化环保执法，严格控制 SO2的排放量。（3）研究、开发适合我国国

7、情的二氧化硫治理技术和设备。要点五、中学化学中常涉及的环境保护知识要点五、中学化学中常涉及的环境保护知识常见的污染现象及其危害：1酸雨形成原因主要是由 SO2和氮氧化物；能使土壤酸化，腐蚀建筑物等。2光化学烟雾主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的；危害人体健康，影响植物生长。3臭氧空洞主要是氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的；使地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧。4温室效应主要是由于大气中 CO2含量的不断增加造成的；会使全球气候变暖。5白色污染形成原因是塑料制品的大量使用，随意丢弃；会破坏土壤结构和生态环境。6赤潮和水华形成原因是含磷洗衣粉的大量使用及生活污水的任意排放；会使藻类过度繁殖，鱼类死

8、亡，水质恶化，若发生在淡水中称为“水华” ，发生在海水中称为“赤潮” 。7水俣病含汞的工业废水引起的水体污染，可使鱼类中毒，人食用中毒后的鱼会造成人体汞中毒。【典型例题】【典型例题】类型一、类型一、NO 和和 NO2例 1下列关于 NO 的叙述正确的是()ANO 是一种红棕色的气体B常温常压下，NO 不能与空气中氧气直接化合C含等质量的氧元素的 NO 和 CO 的物质的量相等DNO 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。【总结升华】本题考查的是 NO 的性质。举一反三：举一反三：【变式 1】

9、可用于区别溴蒸气和 NO2气体的试剂是（） 。A淀粉碘化钾溶液BFeCl2溶液CAgNO3溶液DNaOH 溶液【答案】C【解析】用 AgNO3溶液检验，能产生浅黄色沉淀的气体为溴蒸气。还可将二者分别溶于水来鉴别。【变式 2】某集气瓶内的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片振荡，得棕色溶液，气体颜色消失，再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该气体可能是下列混合气中的（） 。AN2、NO2、Br2BNO2、NO、N2CNO2、O2、NODN2、O2、Br2【答案】A类型二、喷泉实验中的浓度计算类型二、喷泉实验中的浓度计算例 2相同条件下，在容积相同的三个烧瓶内分别充满干燥的 NH3、HCl、NO

10、2气体，做喷泉实验，所得三种溶液的物质的量浓度比为()A332B223C111D无法比较【答案】C【解析】HCl、NH3全部溶于水，溶液充满整个烧瓶。设烧瓶容积为 V L，则所得溶液的物质的量浓度为：对 NO2，由反应：3NO2H2O=2HNO3NO3 mol2 mol得，溶液的体积也充满烧瓶体积的，代入浓度计算式，求得。【总结升华】一要抓住浓度的概念，二要清楚气体的性质和其中的反应。举一反三：举一反三：【变式 1】在标准状况下，将 O2与 NO 按 34 的体积比充满一个干燥烧瓶，将烧瓶倒置于水中，瓶内液面逐渐上升，最后烧瓶内溶液的物质的量浓度为()A0.045 molL1B0.036 mo

11、lL1C0.026 molL1D0.030 molL1【答案】C【解析】由于 NO 和 O2恰好反应：4NO3O22H2O=4HNO3，即最后溶液充满整个烧瓶。设烧瓶容积为V L， 则n(NO)n(HNO3)， 而反应后溶液体积为V L， 故c(HNO3)molL10.026 molL1。类型三、类型三、 与氮的氧化物有关的计算与氮的氧化物有关的计算例 3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，经足够时间后，试管内气体的体积缩小为原体积的 3/5，则原混合气体中 N2与 NO2的体积比是 ()A、2 3B、3 2C、3 5D、5 3【答案】A【解析】(差量法)NO2

12、与水反应使气体的体积减小，设原混合气体的体积为 5mL，则：3NO2H2O 2HNO3NOV3mL1mL2mLV(NO2)5mL(13/5)V(NO2)3mLV(N2)V (NO2)(5mL3mL)3mL23【总结升华】关键是搞清发生的反应，理清数量关系，还要掌握差量法计算技巧。举一反三：举一反三：【变式 1】 将一充满 NO2和 O2混合气体的试管倒立于水中， 若试管的容积为 10 mL， 充分反应后剩余气体为 1 mL，求原混合气体中 NO2和 O2的体积各为多少毫升？【答案】原混合气体中 NO2和 O2的体积分别是 7.2 mL 和 2.8 mL 或 8.6 mL 和 1.4 mL。【解

13、析】 （1）若 O2过量，剩余的 1 mL 气体为 O2。根据 4NO2+O2+2H2O=4HNO3，得：得 V (NO2)=459 mL=7.2 mL，V(O2)=159 mL=1.8 mL。故 V (O2)=1.8 mL+1 mL=2.8 mL。（2）若 NO2过量，剩余的 1 mL 气体为 NO。先根据 3NO2+H2O=2HNO3+NO 得出过量的 NO2体积为 3 mL。再根据 4NO2+O2+2H2O=4HNO3计算参加反应的 NO2、O2的体积：V(NO2)=457 mL=5.6 mL，V (O2)=157 mL=1.4 mL。故 V (NO2)=5.6 mL+3 mL=8.6

14、mL，V (O2)=1.4 mL。【总结升华】常常出现的错误是只考虑了 4NO2+O2+2H2O=4HNO3，认为剩余的是 1 mL NO2或 O2，其实在有水存在的条件下不可能有 NO2，而应该是 NO 剩余。【变式 2】一支试管中充有 20mLNO 气体，倒置于水槽中，现向其中通入一定量的 O2，试管内最终有 4mL 气体，则通入 O2的体积可能是多少？【答案】通入 O2的体积可能是 12mL 或 19mL【高清课堂：【高清课堂：氮及其氧化物氮及其氧化物 ID: 395519#例题讲解例题讲解 1】【变式 3】将充有 m mL NO 和 n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入 m m

15、L O2，若 mn，则充分反应后，量筒内气体的体积为(单位：mL)()【答案】C【解析】由电子得失守恒：。设最后剩余 NO x mL，根据电子得失总数相等有：3(mx)n4m。解得mL。类型四、类型四、SO2、NO2对大气的污染对大气的污染【高清课堂：【高清课堂：氮及其氧化物氮及其氧化物 ID: 395519#减少二氧化硫措施减少二氧化硫措施】例 4汽车尾气（含有烃类、CO、SO2与 NO 等物质）是城市空气的污染源，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器” （用铂钯合金作催化剂） 。它的特点是使 CO 与 NO 反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及 S

16、O2转化。（1）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式_。（2） “催化转换器”的特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可以有（） 。A开发氢能源B使用电动车C植树造林D戴上呼吸面具【答案】 （1）2CO+2NO2CO2+N2（2）SO2转化为 SO3，产生了硫酸的酸雾（3）A、B【解析】由题给信息“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 SO2的转化（用铂钯合金作催化剂） ” ，可联想到 CO 和 NO 反应，生成的气体一定是 CO2。结合 SO2的催化氧化，使用“催化转换器” ，提高了空气酸度的原因是 SO2转化为 SO

17、3，产生 H2SO4的酸雾。阅读理解题干“控制城市空气污染源的方法” 。【总结升华】这是一道以“汽车尾气处理”这一生活常识为背景材料编写的信息题，在解答时要读懂题意，明确问题，善于联想所学知识。平时还需多关心与化学知识相关联的生产、生活中的热点问题，做到学以致用。举一反三：举一反三：【变式 1】大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的大气污染可分为一次污染和二次污染，二次污染是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化，或与其他物质发生反应，生成新的污染物。如2NO+O2=2NO2，由 NO2导致的污染就是 NO 的二次污染，有下列物质：SO2；NO；NO2；HCl；CO2，其中不易导致二次污染的是（） 。ABCD只有【答案】D【变式 2】导致下列现象的主要原因与排放 SO2有关的是()A酸雨B光化学烟雾C臭氧空洞D温室效应【答案】A【解析】酸雨与人们排放的 SO2有关；光化学烟雾与碳氢化合物、一氧化碳和氮的氧化物有关；臭氧空洞与氟氯烃(即氟利昂)有关；温室效应与大气中的二氧化碳有关。