知识讲解-氮及其氧化物

氮及其氧化物

【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

①与H2反应：

②与某些金属反应：

3Mg+N2Mg3N2

③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+O2放电或高温

2NO（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+NO

NO、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

【高清课堂：氮及其氧化物ID:395519#氮的氧化物】

NO NO2

物色态味无色、无味、气体红棕色、刺激性气味、气体

理 性 质

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 3NO 2+H 2O=2HNO 3+NO

NO 2既是氧化剂，又是还原剂 与碱

不反应

2NO 2+2NaOH=NaNO 3+NaNO 2+H 2O NO ＋NO 2 ＋2NaOH=2NaNO 2 +H 2O

氧化性 2NO+2CO=2CO 2+N 2 2NO 2+2KI=I 2+2KNO 2 还原性

2NO+O 2=2NO 2 可使KMnO 4褪色

可使KMnO 4褪色 与O 2混合，通入水中 4NO+3O 2+2H 2O=4HNO 3 4NO 2+O 2+2H 2O=4HNO 3

实验室制取 3Cu+8HNO 3(稀)===3C u (N O 3)2 +2NO ↑+4H 2O Cu+4HNO 3(浓)===C u (N O 3)2+2NO 2 ↑+2H 2O 收集方法

排水法

向上排空气法

要点诠释：

氮的氧化物除NO 、NO 2外，还有1

2N O +、3

23N O +、4

24N O +、5

25N O +，其中N 2O 5、N 2O 3分别是硝酸、亚硝酸（HNO 2）的酸酐。

要点三、氮的氧化物溶于水的几种情况分析

（1）NO 2或NO 2与N 2混合气体溶于水时，3NO 2+H 2O==2HNO 3+NO ，利用气体体积变化差进行计算。 （2）NO 2与O 2的混合气体溶于水，由3NO 2+H 2O==2HNO 3+NO 及2NO+O 2==2NO 2，得： 4NO 2+O 2+2H 2O==4HNO 3 ，可知，

（3）NO 和O 2同时通入水中时，其反应是2NO+O 2==2NO 2 ①，3NO 2+H 2O==2HNO 3+NO ②，将①×3+②×2得总反应式为：4NO+3O 2+2H 2O==4HNO 3。

2243,(NO)(O )43,NO 43,O

V V =⎧⎪

>⎨⎪<⎩

恰好完全反应剩余剩余∶∶∶∶ （4）NO 、NO 2、O 2三种混合气体通入水中，可先按情况（1）求出NO 2与H 2O 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

1．大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，pH ＜5.6。

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+O2催化剂

加热

2SO3。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

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】

类型一、NO和NO2

例1．（2015 北京海淀检测）下列关于NO与NO2的叙述正确的是（）。

A．都能与人体中的血红蛋白结合而使人中毒

B．NO是红棕色有刺激性气味的有毒气体

C．NO2是硝酸的酸酐

D．NO2与水反应时既是氧化剂，又是还原剂

【答案】D

【解析】NO能与人体中血红蛋白结合使人中毒，NO2的毒害作用主要是损害呼吸道。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。3NO2+H2O==2HNO3+NO，NO2既是氧化剂，也是还原剂。

【总结升华】本题考查的是NO和NO2的性质。

举一反三：

【变式1】可用于区别溴蒸气和NO2气体的试剂是（）。

A．淀粉碘化钾溶液B．FeCl2溶液C．AgNO3溶液D．NaOH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】（2014 江苏南京期末考）当盛装红棕色气体的试管倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，向试管内鼓入少量O2后，可以观察到试管中水柱继续上升，经多次反复后，试管内完全被水充满，原来试管中可能是什么气体（）。

A．可能是N2和NO2的混合气体

B．可能是O2和NO2的混合气体

C．可能是NO气体

D．只可能是NO2一种气体

【答案】B

【解析】原试管中盛有红棕色气体且能溶于水，则一定有NO2存在，C项错误。若是N2和NO2的混合气体，由于N2和O2在常温常压下不反应，所以水最终不能充满试管，A项不正确。如果是少量O2和大量NO2的混合气