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2019苏教版必修一学案:4.2.1氮氧化物的产生及转化(含答案)

1、第1课时氮氧化物的产生和转化学习目标核心素养建构1.认识氮氧化物的性质和用途。2.知道含氮化合物的应用对社会生产的作用和对自然环境的影响。知 识 梳 理一、NO和NO2性质1.在自然界中,氮元素既有游离态,也有化合态,大部分以游离态的形式存在于空气中。氮气是一种无色、无味气体,不溶于水。(1)氮气的化学性质稳定,通常情况下与氧气不反应,但是在放电或高温条件下氮气和氧气能直接化合生成NO,反应的化学方程式是N2O22NO,该反应的还原剂是N2。(2)氮气在高温、高压、催化剂的情况下,能与氢气化合生成NH3,反应的化学方程式是N23H22NH3,该反应的氧化剂是N2。2.在雷雨天气,空气中的N2、

2、O2在放电的条件下,会发生反应生成NO,而NO又立即与空气中的O2反应生成NO2,NO2在随雨水降落到地面的过程中又与水反应生成了HNO3,有关的反应方程式为 N2O22NO,2NOO2=2NO2,3NO2H2O=2HNO3NO。生成的硝酸再与土壤中难溶性的硅酸盐反应,生成可溶性硝酸盐,而可溶性硝酸盐就成了植物生长所需的氮肥,因而就印证了“雷雨发庄稼”这句俗话。3.NO是一种无色、不溶于水的气体,在常温下很容易与空气中的O2化合生成NO2,反应的化学方程式为:2NOO2=2NO2。4.二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的有毒气体,密度比空气的大,易液化,易溶于水。二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮,

3、反应的化学方程式为:3NO2H2O=2HNO3NO。工业上利用这一原理制取硝酸。【自主思考】1.为什么收集NO只能用排水法?提示因为常温常压下NO与空气中的氧气发生反应生成NO2。2.为什么NO2只能用排空气法收集?提示因为NO2与水发生反应:3NO2H2O=2HNO3NO。3.NO2和溴蒸气都是红棕色气体,如何区分NO2气体和溴蒸气?提示此问题易错用湿润的KI淀粉试纸,忽视了NO2与Br2均有较强的氧化性,应用以下措施来区别:(1)通入水中形成黄色溶液的为Br2;(2)通入AgNO3溶液中有浅黄色沉淀的为Br2;(3)通入CCl4溶剂中,CCl4颜色变橙红的为Br2。二、氮的氧化物对环境的污

4、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:2CO2N

5、O2CO2N2;(3)对生产氮肥、硝酸的工厂排放的废气进行处理。【自主思考】4.空气质量报告为什么特别关注空气中二氧化氮的含量?提示氮氧化物是形成光化学烟雾的一个重要原因。光化学烟雾具有特殊气味,刺激眼睛,伤害植物,并使大气能见度降低。另外,氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的成分。效 果 自 测1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)空气中N2的体积分数约为78%。()(2)N2在高温条件与O2发生燃烧生成NO。()(3)NO在空气中易转化为红棕色NO2。()(4)NO2与H2O的反应,NO2只作氧化剂。()(5)空气质量日报报道的大气污染物是CO2、SO2、氮氧化物、

6、固体悬浮颗粒。()(6)pHn,则充分反应后,试管中气体在同温同压下的体积为()A. mL B. mLC. mL D. mL解析根据反应可知,3NO22H2O=2HNO3NO3 1m mL mL所以反应后NO气体共 mL。设消耗的氧气的体积为x mL,由4NO3O22H2O=4HNO3 4 3 mL x mL解得x,由nn,显然氧气不足,故完全反应后剩余的气体为NO,NO的体积为 mLn mL mL,A项正确。答案A1.下列关于N2的说法中错误的是()A.通常情况下N2的化学性质很稳定,所以N2可在电焊时作保护气B.N2O22NO,该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一C.N2在空气中约占空气

7、总质量的D.在反应:3MgN2Mg3N2中,N2作氧化剂解析N2在空气中约占空气总体积的,C项错误。答案C2.下列各组气体,在常温常压下不能共存的是()A.SO2与O2 B.NO与O2C.O2与N2 D.NO2与O2解析NO和O2在常温常压下易发生化合反应生成NO2:2NOO2=2NO2;而SO2和O2反应需催化剂、加热;N2和O2反应需放电或高温条件。答案B3.下列关于氮的氧化物的说法中,正确的是()A.氮的氧化物都是酸性氧化物B.氮的氧化物都既有氧化性,又有还原性C.NO与H2O反应生成HNO3D.只能用排水法收集NO解析NO不能与碱溶液反应,属于不成盐氧化物,A项错误;N2O5中氮元素为

8、最高价,只有氧化性,B项错误;NO与水不反应,C项错误。答案D4.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(所有气体的体积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): ; ; 。(2)上述过程中发生反应的化学方程式有 .(3)最终试管中剩余的气体是 ,体积为 。解析(1)通入的O2与NO发生反应生成NO2:2NOO2=2NO2,所以看到有红棕色气体生成;生成的NO2溶于水:3NO2H2O=2HNO3NO,气体被消耗,所以会看到试管内液面上升;总反应方程式为4NO3O22H2O=4HNO3,NO过量,故最后有无色气体剩余。(2)设1.5 mL O2全部参加反应,由总反应4NO3O22H2O=4HNO3知:V反应(NO)V(O2)1.5 mL2.0 mL,而NO的总体积是3.0 mL,故剩余NO气体的体积是1.0 mL。答案(1)通入O2,试管内气体由无色变为红棕色试管内液面上升试管内剩余无色气体(2)2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO(3)NO1.0 mL