氮及其氧化物 知识讲解(提高)

氮及其氧化物

编稿：房鑫审稿：曹玉婷

【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，致冷剂

要点二、二氧化氮和一氧化氮的比较

NO NO2

物

理

性

质

色态味无色、无味、气体红棕色、刺激性气味、气体

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3NO2+H2O=2HNO3+NO

NO2既是氧化剂，又是还原剂

与碱不反应2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O

NO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2 +H2O 氧化性2NO+2CO=2CO2+N22NO2+2KI=I2+2KNO2

还原性2NO+O2=2NO2

可使KMnO4褪色

可使KMnO4褪色

与O2混合，

通入水中

4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3

实验室制取

3Cu+8HNO3(稀)===3C u(N O3)2

+2NO↑+4H2O

Cu+4HNO3(浓)===C u(N O3)2+2NO2↑+

2H2O

收集方法排水法向上排空气法

要点诠释：

氮的氧化物除NO、NO2外，还有

1

2

N O

+

、

3

23

N O

+

、

4

24

N O

+

、

5

25

N O

+

，其中N2O5、N2O3分别是硝酸、亚硝酸（HNO2）的酸酐。

要点三、氮的氧化物溶于水的几种情况分析

（1）NO2或NO2与N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O==2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。

（2）NO2与O2的混合气体溶于水，由3NO2+H2O==2HNO3+NO及2NO+O2==2NO2，得：

4NO2+O2+2H2O==4HNO3 ，可知，

（3）NO和O2同时通入水中时，其反应是2NO+O2==2NO2①，3NO2+H2O==2HNO3+NO ②，将①×3+②×2得总反应式为：4NO+3O2+2H2O==4HNO3。

2

2

43,

(NO)(O)43,NO

43,O

V V

=

⎧

⎪

>

⎨

⎪<

⎩

恰好完全反应

剩余

剩余

∶

∶∶

∶

（4）NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按情况（1）求出NO2与H2O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．下列关于NO的叙述正确的是()

A．NO是一种红棕色的气体

B．常温常压下，NO不能与空气中氧气直接化合

C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等

D．NO易溶于水，不能用排水法收集

【答案】C

【解析】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。

【总结升华】本题考查的是NO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】某集气瓶内的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片振荡，得棕色溶液，气体颜色消失，再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该气体可能是下列混合气中的（）。

A．N2、NO2、Br2B．NO2、NO、N2

C．NO2、O2、NO D．N2、O2、Br2

【答案】A

类型二、喷泉实验中的浓度计算

例2．相同条件下，在容积相同的三个烧瓶内分别充满干燥的NH3、HCl、NO2气体，做喷泉实验，所得三种溶