氮气及氮的氧化物的性质 Word版含解析

氮气及氮的氧化物的性质
1．氮元素在自然界中的存在形态及氮的固定
2．氮气
（1）物理性质：无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水。

（2）化学性质：
①与氧气反应：N 2＋O 2=====放电
2NO(导致汽车尾气中产生氮的氧化物和雷电固氮)
②与氢气反应：N 2＋3H 2
高温、高压
催化剂2NH 3(工业合成氨的反应原理)
3．氮的氧化物
（1）氮有多种价态的氧化物，如N 2O 、NO 、NO 2、N 2O 4、N 2O 3、N 2O 5等，其
中属于酸性氧化物的是N 2O 3、N 2O 5。

（2）NO 和NO 2的比较
NO NO 2 颜色 无色 红棕色 毒性 有毒
有毒 溶解性 不溶于水
易溶于水
与O 2反应 2NO ＋O 2===2NO 2
与H 2O 反应
3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO
对人体、环境的
影响
（1）与血红蛋白结合，
使人中毒（2）转化成NO 2形成酸雨、光化学
烟雾
形成酸雨、光化学烟雾
【重难点指数】★★★
【重难点考向一】NO 、NO 2的性质及对环境的影响
【典型例题1】汽车尾气主要含有CO 2、CO 、SO 2、NO x 等物质，这种尾气逐渐成
为城市空气污染的主要来源之一。

（1）汽车尾气中的CO 来自于________________，NO 来自于
________________。

汽车尾气对环境的危害主要有________________(至少填两种)。

（2）NO x 能形成酸雨，写出NO 2转化为HNO 3的化学方程式：_________________________________。

（3）汽车尾气中的CO 、NO x 在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互
反应生成参与大气循环的无毒气体。

写出NO 被CO 还原的化学方程式：________________________________。

【答案】（1）汽油的不完全燃烧 N 2与O 2在汽车汽缸内的高温环境下的反应 形
成硝酸型酸雨、导致光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可) （2）3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO （3）2CO ＋2NO =====催化剂
N 2＋2CO 2
【名师点睛】氮氧化物对环境的污染及防治
（1）常见的污染类型
①光化学烟雾：NO x 在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生的一种有毒的烟雾。

②酸雨：NO x 排入大气中后，与水反应生成HNO 3和HNO 2，随雨雪降到地面。

③破坏臭氧层：NO 2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。

（2）常见的NO x 尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO 2＋2NaOH===NaNO 3＋NaNO 2＋H 2O NO 2＋NO ＋2NaOH===2NaNO 2＋H 2O
NO 2、NO 的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：n (NO 2)≥n (NO)。

一般适合工业尾气中NO x 的处理。

②催化转化
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N 2)或NO x 与CO 在一定温度下催化转化为无毒气体(N 2和CO 2)。

一般适用于汽车尾气的处理。

【重难点考向二】有关氮的氧化物的简单计算
【典型例题2】氮氧化合物(用NO x 表示)是大气污染的重要因素，根据NO x 的性质
特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。

（1）用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。

已知：4NH 3＋6NO =====催化剂△5N 2＋
6H 2O,8NH 3＋6NO 2=====催化剂
△7N 2＋12H 2O 。

同温同压下，3.5 L NH 3恰好将3.0 L NO 和NO 2的混合气体完全转化为N 2，则原混合气体中NO 和NO 2的体积之比是________。

（2）工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。

①NO 2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

②NO 与NO 2按物质的量之比1∶1被足量NaOH 溶液完全吸收后只得到一种钠盐，该钠盐的化学式是
________________________________________________________________________。

（3）纯碱溶液也能用于处理氮氧化合物废气，反应原理与上述（2）类似，同时产生CO 2。

①请写出纯碱溶液吸收NO 2的化学方程式：_________________________________________
________________________________________________________________________。

②现有一定量的某工业废气，其中含有3.36 L NO 2、1.12 L NO(已换算为标准状况，假设不含N 2O 4)，恰好被200 mL 碳酸钠溶液吸收，所得盐的物质的量分别为________、____________，该碳酸钠溶液的物质的量浓度为________mol·L －1。

【答案】（1）1∶3
（2）①2NO 2＋2NaOH===NaNO 3＋NaNO 2＋H 2O
②NaNO 2
（3）①Na 2CO 3＋2NO 2===NaNO 3＋NaNO 2＋CO 2
②NaNO 3：0.05 mol NaNO 2：0.15 mol 0.5
【解析】（1）设NO 的体积为V (NO)，NO 2的体积为V (NO 2)，依据方程式知，处理
NO 需NH 3：23V (NO)，处理NO 2需NH 3：4
3V (NO 2)，则 ⎩⎪⎨⎪⎧
V NO ＋V NO 2＝3.0 L 23
V NO ＋43V NO 2＝3.5 L 解得V (NO)＝0.75 L ，V (NO 2)＝2.25 L V (NO)∶V (NO 2)＝1∶3。

（2）①生成两种钠盐，必然是NO 2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO 3和NaNO 2。

②NO 中氮的化合价为＋2价，NO 2中氮的化合价为＋4 价，二者以1∶1混合时与NaOH 反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为＋3，即为NaNO 2。

（3）②n (NO 2)＝0.15 mol ，n (NO)＝0.05 mol Na 2CO 30.05 mol ＋NO 20.05 mol ＋NO 0.05 mol ===2NaNO 2
0.1 mol ＋CO 2 则单独与Na 2CO 3反应的NO 2为0.15 mol －0.05 mol ＝0.1 mol Na 2CO 30.05 mol ＋2NO 20.1 mol ===NaNO 30.05 mol ＋NaNO 2
0.05 mol ＋CO 2 所以共生成NaNO 3：0.05 mol ，NaNO 2：0.15 mol c (Na 2CO 3)＝0.1 mol
0.2 L ＝0.5 mol·L －1。

【名师点睛】
（1）解答氮氧化物溶于水的计算问题首先应明确原理
无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，
反应的实质是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2NO＋O2===2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。

①若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。

②若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。

（2）注意原子守恒和得失电子守恒的运用
有关氮的氧化物的计算，从反应实质看都是氧化还原反应。

可以从得失电子数相等或原子守恒的角度分析，简化计算过程。

如NO x与O2、H2O转化为硝酸的计算，则反应中O2得到的电子数与NO x失去的电子数相等。

1．如图所示，集气瓶内充满某气体，置于明亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，则集气瓶内的气体可能是()
①NH3②N2、H2③NO2、O2④SO2⑤CH4、Cl2
A．①②③④⑤B．①②④C．①③④⑤D．②③④
【答案】C
【解析】将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，说明气体极易溶于水，或气体发生化学反应而使集气瓶内压强降低；①氨气极易溶于水，符合实验现象，故正确；②氮气和氢气在光照条件下不反应，压强不变，所以不符合实验现象，故错误；③二氧化氮和氧气、水反应生成硝酸，将滴管内的水挤入集气瓶后，集气瓶内压强减小，烧杯内的水进入集气瓶，符合实验现象，故正确；④二氧化硫易溶于水，符合实验现象，故正确；⑤氯气和甲烷在光照条件下发生取代反应生成氯化氢气体，氯化氢易溶于水，将滴管内的水挤入集气瓶后，集气瓶内压强减小，烧杯中的水进入集气瓶，符合实验现象，故正确；故选C。

2．不属于氮的固定的变化是()
A．豆科植物的根瘤菌把空气中的氮气转化为氨
B．氮气和氢气在适宜条件下合成氨
C．氮气和氧气在放电条件下生成NO
D．工业上用氨和二氧化碳合成尿素
【答案】D
3．通常情况下，氮气性质不活泼，其原因是()
A．氮分子是双原子分子
B．氮元素的非金属性很强
C．氮原子的半径较小
D．氮分子中的化学键很难破坏
【答案】D
【解析】氮气分子中存在N≡N键，氮氮三键性质稳定，破坏时需要吸收很高的能量，所以氮气性质不活泼，
故选D。

4．SCR法(选择性催化还原技术)是一种以NH3作为还原剂，将烟气中NO x，分解成无害的N2和H2O的干
法脱硝技术，反应原理为：
①6NO+4NH3═5N2+6H2O；②6NO2+8NH3═7N2+12H2O；③NO+NO2+2NH3═2N2+3H2O，
下列说法正确的是()
A．NO2为酸性氧化物
B．H2O很稳定是因为水分子之间存在氢键
C．反应③中每生成22.4 LN2，转移电子数1.5N A
D．NH3的沸点比PH3的沸点高
【答案】D
5．如图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室(体积相同)各充入一定量NO和O2，且恰好使两容器内气体密度相同．打开活塞，使NO与O2充分反应．(不考虑NO2与N2O4的转化)
（1）开始时左右两室分子数_____________(填“相同”或“不相同”)；
（2）反应前后NO室压强_____________(填“增大”或“减小”)；
（3）最终容器内密度与原来_____________(填“相同”或“不相同”)；
（4）最终容器内_____________(填“有”或“无”)O2存在。

【答案】（1）不相同（2）减小（3）相同（4）有
【解析】（1）由左右两室体积相同，两容器内气体密度相同可知，两容器中气体的质量相等，但NO和O2的摩尔质量不相等，故其物质的量不相等，开始时左右两室分子数不相同；
（2）由于反应前后NO室的气体物质的量减小，故压强减小；
（3）体系的体积和气体的质量均未变化，密度不变；
（4）由于NO和O2反应，O2过量，故最终容器内有O2存在。