氮气及氮的氧化物的性质导学案(第1课时)-最新学习文档

氮气及氮的氧化物的性质导学案（第1课时）

考点梳理

一、氮气的结构与性质

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：N2＋O2=====

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：N2＋3H 2高温、高压

催化剂

2NH3(工业合成氨的反应原理)

二、氮的氧化物的种类与性质

1．氮有多种价态的氧化物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等。其中属于硝酸酸酐的是N2O5。

2、NO和NO2的比较

NO NO2

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O2反应2NO＋O2===2NO2

与H2O反应3NO2＋H2O===2HNO3＋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NO2形成酸

雨、光化学烟雾

形成酸雨、光化学烟雾

注意：(1)氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。

(2)验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。

三、氮的氧化物与O2、H2O反应的计算方法

1．关系式法

(1)NO和O2混合气体通入水中

由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

(2)NO2和O2混合气体通入水中

由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3

(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中

先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再按①计算。

2．电子守恒法

当NO x转化为硝酸时要失去电子，如果是NO x与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NO x失去的电子数相等。

3．原子守恒法

4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5的组成，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。

考向分析：

考向一：NO、NO2的性质及对环境的影响

典例1、随着我国汽车年销量的大幅增加，空气环境受到了很大

的污染。汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是( )

A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物

B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2

C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应

D．催化转化总化学方程式为2NO＋O2＋4CO催化剂,4CO2＋N2

解析：选D 反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：2NO＋O2===2NO2,2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总化学方程式为2NO＋O2＋4CO催化剂,4CO2＋N2。

方法指导：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HNO3和HNO2，随雨

雪降到地面。

③破坏臭氧层：NO2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

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O

NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：

n(NO2)≥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。 考向二、有关氮的氧化物的简单计算

典例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

_________________________________________________________。

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

3

V (NO 2)，则

⎩⎪⎨⎪

⎧

V NO ＋V NO 2＝3.0 L 23

V NO ＋4

3

V NO 2＝3.5 L

解得V (NO)＝0.75 L