氮氧化物的产生及转化

3.氮氧化物的来源、危害及防控 (1)来源:氮肥的生产、金属的冶炼和汽车尾气的排放。
(2)危害:形成酸雨、产生光化学烟雾②、破坏臭氧层。
(3)预防措施:使用清洁能源;汽车安装尾气转化装置,将尾气
中的NO和CO转化为N2和CO2;工厂尾气处理等。
【自我小测】 判断或回答下列问题: 1.(判一判)氮气既可以用排气法收集,也可以用排水法收集。 ( ×) 提示:氮气的相对分子质量为28,空气的平均相对分子质量为 29,所以它们的密度相差不大,不能用排气法,只能用排水法。
(双选)把试管中装有的9 mL NO气体倒立于水槽中,逐渐通入
O2,当试管中剩余气体为3 mL时,通入O2的体积可能是 (
A.9 mL B.4.5 mL C.3 mL D.9.75 mL
)
【解析】选B、D。题中发生的反应为4NO+3O2+2H2O====4HNO3,
试管中剩余的3 mL气体,有可能是未反应掉的NO,也有可能是 过量的氧气。根据以上方程式,当剩余气体为NO时,通入的氧 气体积V(O2)=(9-3)mL×3/4=4.5 mL。当剩余气体为O2时,通 入的氧气体积V(O2)=9 mL×3/4+3 mL=9.75 mL。
降落过程
接触土壤
3NO2+H2O====2HNO3+NO
硝酸+矿物质 硝酸盐
2.NO和CO均为无色无味的有毒气体,若两个集气瓶中分别盛
有上述两种气体,如何较快地鉴别? 提示:常温下,CO不与氧气反应,而NO能够与氧气反应生成红 棕色的NO2。所以,在通风橱中打开集气瓶塞,瓶口呈现红棕 色的是NO。
确。
5.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SO2的转化。
(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”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度, 其原因是 。
当剩余气体为O2时,可认为只发生反应①,则通入O2的体积
V(O2)=9 mL×1/4+3 mL=5.25 mL。
【知识拓展】氮氧化物溶于水的规律 (1)NO2与O2的混合气体溶于水:4NO2+O2+2H2O====4HNO3 如果V(NO2)∶V(O2)=x,则有以下三种情况: x<4∶1 x=4∶1 x>4∶1
(2)要使一氧化氮与氧气的混合气体完全溶于水生成硝酸,必
须按什么样的体积比混合? 提示:3NO2+H2O====2HNO3+NO 2NO+O2====2NO2 由方程式①×2+②×3得: 4NO+3O2+2H2O====4HNO3,即当NO和O2的体积比为4∶3时可完 全溶于水生成硝酸。 ① ②
【误区警示】
个共价键,键能大,所以分子结构稳定,化学性质不活泼。 ②光化学烟雾 氮氧化物和碳氢化合物在大气环境中受强烈的太阳紫外线照 射后产生一种新的二次污染物——光化学烟雾,在这种复杂
的光化学反应过程中,主要生成光化学氧化剂(主要是O3)及百度文库
其他多种复杂的化合物,统称光化学烟雾。
一氧化氮、二氧化氮的性质和转化
剩余气体
O2
无气体剩余
NO
(2)NO与O2的混合气体溶于水:4NO+3O2+2H2O====4HNO3
如果V(NO)∶V(O2)=x,则有以下三种情况:
x<4∶3 剩余气体 O2 x=4∶3 无气体剩余 x>4∶3 NO
1.氮气能大量存在于空气中的根本原因是
(
)
A.氮气性质稳定,即使在高温下也很难跟其他物质发生反应 B.氮气比空气轻,且不溶于水 C.氮分子中两个氮原子结合很牢固,分子结构稳定 D.氮气无氧化性,也无还原性,不与其他物质反应 【解析】选C。N2性质稳定,但高温下可与O2等物质反应,在
无味 __________ 比空气略小 无色气体 ____
3.氮气的化学性质①
N2+3H2
高温、高压 催化剂
2NH3
3Mg+N2====Mg3N2
点燃
N2+O2========2NO
(或高温)
放电
4.氮气的用途 (1)大量的氮气在工业上主要用作合成氨、制造硝酸等,它们 是氮肥、炸药等的原料。 (2)可用来代替稀有气体作保护气,用来焊接金属,保存粮食、
(3)能减少氮的氧化物和二氧化硫的措施均可。(4)一氧化氮
和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧 化氮。
答案:(1)2CO+2NO ==== 2CO2+N2 (2)SO2转化成SO3,产生硫酸酸雾 (3)a、b (4)2NO+O2====2NO2、3NO2+H2O====2HNO3+NO
提示:NO2与水的反应中,N的化合价既升高生成硝酸又降低生
成NO,所以NO2既是氧化剂又是还原剂。
5.(判一判)可以用排水法收集一氧化氮和二氧化氮。
( ×)
提示:一氧化氮可用排水法收集,二氧化氮能和水反应,不能 用排水法收集。
【释义链接】
①氮气常温下性质稳定的原因 氮气的电子式为 ,结构式为N≡N,分子中含有三
2.食品包装袋中充入氮气的原因是什么?
提示:N2性质稳定,利用氮气作保护气可防止食品被空气中的
氧气氧化,以达到长期保存的目的。
3.汽车尾气中为什么含有NO? 提示:汽车内燃机中燃料燃烧时产生的电火花 ,会使空气中的 N2和O2直接化合生成NO。 4.在NO2和H2O的反应中,从氧化还原反应角度分析NO2的作用 是什么?
催化剂
氮气、一氧化氮和二氧化氮的转化关系 (1)一条主线:N2→NO
放电
NO2。
(2)三个反应:N2+O2====2NO;2NO+O2====2NO2; 3NO2+H2O====2HNO3+NO。
1.俗话说“雷雨发庄稼”,其中蕴含了哪些有关含氮物质的 转化? 提示:在书写该过程的化学方程式时,为防止遗漏,可以把该 过程分为三个阶段:闪电发生时、雨水降落中、雨水落地后, 然后写出每个阶段的化学方程式。 闪电发生 放电 N2+O2====2NO,2NO+O2====2NO2
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
1.掌握氮气的主要性质和用途。 学习目标 2.掌握一氧化氮、二氧化氮的性质。 3.了解氮的氧化物对环境的影响和防治方法。 学习重点 氮的氧化物的性质
【自主预习】 一、氮气 1.氮元素的存在
铵盐、硝酸盐、蛋白质等
2.氮气的物理性质 色态 气味 密度 溶解性 难溶 毒性 无毒 _____
1.N2和O2反应不会生成NO2 N2和O2的反应条件是放电,反应只能生成NO,生成的NO再与O2 反应才能生成NO2,不能直接生成NO2。 2.有关NO、NO2、O2混合气体与H2O反应后剩余气体的问题因 NO2与H2O反应,NO与O2反应,所以剩余的气体只可能为NO或O2 中的一种,绝对不会剩余NO2。
(
)
【解析】选D。氮气在放电的条件下可以和氧气反应;NO不能
和碱反应,不是酸性氧化物;NO2为红棕色气体。
4.(双选)鉴别二氧化氮与溴蒸气,下列可选用的试剂是 ( A.淀粉碘化钾溶液 B.蒸馏水 )
C.氢氧化钠溶液
D.硝酸银溶液
【解析】选B、D。A项二氧化氮与水反应的产物硝酸会氧化
I-得到I2,使淀粉变蓝;溴蒸气也能氧化I-得到I2,会使淀粉变
水果等。
二、一氧化氮、二氧化氮
1.物理性质 颜 NO NO2 色 气 味 毒 性 溶解性 微溶 易溶 _____
无色 _____
无味 _____
有毒 _____ 有毒 _____
红棕色 ___________ 刺激性气味 ______
2.相互转化(写出化学方程式) 2NO+O2====2NO2
3NO2+H2O====2HNO3+NO
反应中表现出氧化性或还原性;氮气比空气轻且不溶于水并
不是N2能大量存在于空气中的根本原因。
2.下列气体中,不会造成空气污染的是
A.N2 B.NO C.SO2
(
)
D.NO2
【解析】选A。氮气性质稳定,对大气无污染。氮的氧化物能 引起光化学烟雾,二氧化硫能引起酸雨。
3.下列有关氮单质及其氧化物的说法正确的是 A.氮气常温下性质稳定,所以不和任何物质反应 B.NO和NO2均为酸性氧化物 C.N2、NO、NO2均为无色气体 D.N2、NO、NO2之间可相互转化
(3)控制城市空气污染源的方法可以有
。
a.开发氢能源
c.植树造林
b.使用电动车
d.戴上呼吸面具
(4)尾气中的一氧化氮进入空气中会发生一系列的反应,请写 出可能的化学方程式 。
【解析】(1)汽车尾气中,CO具有较强的还原性,NO具有较强的 氧化性,一定条件下,可能发生氧化还原反应,由“生成可参与 大气生态循环的无毒气体”,推出生成物为CO2和N2。 (2)酸度变大,由尾气中的二氧化硫转化为三氧化硫可以得出。
蓝;B项二氧化氮遇水,发生3NO2+H2O====2HNO3+ NO,气体的 红棕色消失,溴蒸气遇水,溶解一部分,得到橙色溶液;C项二 氧化氮遇水反应得硝酸,能与NaOH反应,红棕色消失,溴遇氢 氧化钠,也会与之反应,得到溴化钠、次溴酸钠,红棕色消 失;D项二氧化氮与水反应,红棕色消失但无沉淀,溴遇硝酸银 溶液,红棕色消失,同时会生成浅黄色溴化银沉淀,故B、D正
3.根据一氧化氮或二氧化氮与氧气和水反应的性质探究以下 问题: (1)要使二氧化氮与氧气的混合气体完全溶于水生成硝酸,必 须按什么样的体积比混合?
提示:3NO2+H2O====2HNO3+NO
2NO+O2====2NO2 的体积比为4∶1时可完全溶于水生成硝酸。
①
②
由方程式①×2+②得:4NO2+O2+2H2O====4HNO3,即当NO2和O2
【互动探究】(1)上题中通入氧气的过程中有何现象?
提示:试管中气体由无色变为红棕色,最后又变成无色;试管
中液面上升。
(2)如只将上题中的NO改成NO2,试分析通入O2的情况?
提示:发生的反应为 4NO2+O2+2H2O====4HNO3 3NO2+H2O====2HNO3+NO ① ②
当剩余气体为NO时,可认为先发生了反应①,NO2相对O2过量, 过量的NO2继续发生反应②得到3 mL的NO,而根据反应②生成 3 mL的NO需要9 mL的NO2,则反应①没有发生,则O2未通入。