苏教版高中化学必修一 4.2.1 氮氧化物的产生及转化 学案2

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课时氮氧化物的产生及转化
学习目标
1．了解氮气的存在和性质及氮的固定。

2．掌握NO、NO2的性质。

3．了解氮的氧化物对环境的影响及防治。

学习重点
了解氮气的存在和性质及氮的固定，掌握NO、NO2的性质。

学习难点
掌握NO、NO2的性质。

学习探究
一、氮气和氮氧化物
1．氮元素的存在
(1)大部分氮元素以存在于空气中。

(2)少部分化合态的氮元素存在于动、植物体内，土壤及无机盐中。

2．氮气的物理性质
无色无味的气体，难溶于水，密度比空气略小。

3．氮气的化学性质
氮气的化学性质非常稳定，很难与其他物质反应，只有在_____或等特定条件下才能反应，故氮气常用作保护气。

(1)与氧气反应：。

(2)与氢气反应：N2＋3H2高温、高压
催化剂
2NH3(工业合成氨)。

(3)与活泼金属Mg反应：。

4．氮的固定
(1)概念：将态的氮转化为态的氮。

(2)方式：生物固氮、自然固氮和工业固氮。

5．NO、NO2性质的比较
(1)实验室里收集NO气体是用排水集气法而不能用排空气法。

(2)检验NO气体的方法是向气体中通入O2(或空气)，气体由无色变为红棕色。

【思考】
将充满NO2、NO的试管分别倒置于水槽中，并通过导管通入少量的氧气。

1．图1试管中观察到的实验现象是什么？NO2与O2的体积满足怎样的比例，才能使NO2完全转化成HNO3?
2．图2试管中观察到的实验现象是什么？NO与O2的体积满足怎样的比例，才能使NO完全转化成HNO3?
3．工业制取硝酸工厂的尾气中含有NO、NO2，从减少污染物的排放及原料的充分利用角度考虑，如何才能消除硝酸工厂的尾气？
二、氮氧化物对大气的污染
1．氮氧化物的来源、危害及防治
2．硝酸型酸雨
3．常见的环境问题归纳
汽车尾气的主要成分是氮氧化物(主要是汽缸中的电火花和高温使鼓入的空气中的N 2、O 2化合所致)，还含有CO ，改进技术，使之在催化剂的作用下转化为无毒的N 2和CO 2：2NO ＋2CO======催化剂
N 2＋2CO 2。

学习小结
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，NO 2为红棕色刺激性气味气体，它们均为有毒气体，能引起呼吸系统疾病。

3．NO 、NO 2的产生及转化反应为N 2＋O 2=====放电
2NO ；2NO ＋O 2===2NO 2；3NO 2＋H 2O ===
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．NO x会形成酸雨，引起光化学烟雾，破坏臭氧层。

当堂检测
1．在NO2与水的反应中()
A．氮元素的化合价不发生变化B．NO2只是氧化剂
C．NO2只是还原剂D．NO2既是氧化剂，又是还原剂
2．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是()
A．5∶3 B．3∶5 C．3∶2 D．2∶3
3．光化学烟雾形成的化学过程：当汽车尾气产生的NO2在日光照射下分解成NO和O时，即开始光化学烟雾的循环，不断地产生O3，这个循环包括下列三个化学方程式，请补充化学方程式②：
(1)①NO2===NO＋O，②________________________________，③O＋O2===O3。

(2)以上三个化学方程式的总反应式：_____________________。

参考答案
学习探究 一、 1. (1)游离态
3. 高温 放电 (1)N 2＋O 2=====放电2NO (3) N 2＋3Mg=====点燃
Mg 3N 2 4. 游离 化合
5. （从左到右，从上到下）无 红棕 无 刺激性 大 微 有 2NO ＋O 2===2NO 2 3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 【思考】
1. 红棕色气体逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O 2，试管内可充满水。

当V (NO 2)∶V (O 2)＝4∶1时，NO 2完全转化成HNO 3。

2. 无色气体先变成红棕色，后逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O 2，试管内可充满水。

当V (NO)∶V (O 2)＝4∶3时，NO 完全转化成HNO 3。

3. 向尾气中通入过量的空气，再用足量的水吸收，即可将NO 、NO 2完全转化为HNO 3。

二、
1. 氮肥 金属 汽车 酸雨
2. NO 2 3NO 2 + H 2O === 2HNO 3 + NO
3. CO 2 SO 2 氮氧化物 氮氧化物 氮氧化物 磷 当堂检测
1. 【解析】NO 2与水反应的化学方程式为3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，其中NO 2、HNO 3、NO 中氮元素的化合价分别为＋4、＋5、＋2，故NO 2既作氧化剂，又作还原剂。

【答案】D
2. 【解析】设混合气体中NO 2的体积为x ，差量法： 3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ΔV 3 1 2
x 50 mL －30 mL ＝20 mL 3x ＝220 mL
，解得x ＝30 mL 。

则原混合气体中NO 为50 mL －30 mL ＝20 mL ， 所以V (NO 2)∶V (NO)＝30 mL ∶20 mL ＝3∶2。

【答案】C
3. 【解析】(1)题目明确指出：光化学烟雾的循环过程包括①②③三个化学反应。

由此可推
断：反应①NO2===NO＋O中的生成物NO是反应②中的反应物。

若要反应③O＋O2===O3不断地发生，就需要反应①不断产生O，故反应②的生成物必定是NO2，否则无法实现“循环过程”，反应②为2NO＋O2===2NO2。

(2)叠加①、②、③三个化学方程式，即得：3O2===2O3。

【答案】(1)2NO＋O2===2NO2 (2) 3O2===2O3。