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【名师一号】2015-2016学年高一化学必修1课件:4-3-2二氧化氮和一氧化氮 二氧化硫和二氧化氮对大气的污染


第四章

非金属及其化合物

第三节

硫和氮的氧化物

第2课时

二氧化氮和一氧化氮 二氧化硫和 二氧化氮对大气的污染

课前新知初探

课堂深化探究

课内针对性训练

课前新知初探
基础梳理 自主落实

目标导学 1.掌握NO和NO2的性质和用途。 2.了解SO2、NO2等对大气污染的原理,能运用化学反应规 律来探究如何减轻环境污染、治理环境的方法。 3.掌握氮的氧化物溶于水的计算。

课前自主预习 一、二氧化氮和一氧化氮 1.氮气 氮气在空气中约占总体积的 五分之四 ,在通常情况下,氮气 与氧气 不发生反应 。但在 放电或高温 条件下可以直接化合。 放电或高温 化学方程式为 N2+O2 ===== 2NO ,N2表现了 还原 性。 N2与O2不能一步生成NO2,类似于S和O2反应不能一步生成SO3。

2.一氧化氮 一氧化氮是 无

色、 不

溶于水的气体,在常温下很容 ,反应方程式为

易与空气中的氧气化合,生成 2NO+O2===2NO2 。

二氧化氮

3.二氧化氮 二氧化氮是 红棕色 ,有 刺激性 气味的 有毒 气体,密度 大 易 比空气 , 溶于水,易液化。溶于水的反应方程式为 3NO2+H2O===2HNO3+NO 。

二、二氧化硫和二氧化氮对大气的危害 1.SO2和NO2的主要来源
煤、石油

和 某些含硫 的金属矿物的燃烧或冶炼,

汽车 尾气、硫酸厂、硝酸厂的尾气。

2.酸雨 大气中的二氧化硫和二氧化氮溶于水后形成 酸性溶液 ,随 雨水降下,就可形成酸雨,正常雨水的pH为 5.6 ,酸雨的pH

小于5.6 ,正常雨水不显中性的原因是 溶解了二氧化碳 。

学习与思考 什么是酸雨?酸雨有什么危害?防治酸雨的措施有哪些? 提示 酸雨是指pH小于5.6的降水,包括雨、雪、雾、露、 霜。酸雨有很大的危害。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 电缆的腐蚀。

防治酸雨的措施:①调整能源结构,开发氢能、风能、太阳 能等清洁能源;②研究煤的脱硫技术,改进燃烧技术,减少SO2 和氮的氧化物的排放;③加强工厂废气的回收处理;④改进汽车 尾气的处理技术,控制汽车尾气排放标准。

课堂深化探究
解疑释难 重点突破

一、NO和NO2的性质比较 物质 色、态、 味、毒性 水溶性 与氧气反 应 NO 无色、无味、有毒 气体 不溶于水 2NO+ O2===2NO2(还原性) NO2 红棕色、有刺 激性气体、有 毒气体 易溶于水 不反应

3NO2+ 与水反应 不反应 H2O===2HNO3+ NO(自身氧化还原) 与氧气、水 同时作用 4NO+3O2+ 2H2O===4HNO3 4NO2+O2+ 2H2O===4HNO3

物质

NO

NO2 6NO2+8NH3===7N2+ 12H2O

氧化性

催化剂 6NO+4NH3 ===== 5N2+6H2O

NO2+SO2===SO3+ NO (NO2能将I-氧化为I2, 能使湿润的淀粉碘化 钾试纸变蓝)

易与血红蛋白结合 而使人中毒;作为 危害及功能 信使分子在使血管 扩张、免疫、增强 记忆力等方面有极 其重要的作用

其强氧化性对金属 及非金属材料有腐 蚀作用;造成光化 学烟雾污染,是酸 雨形成的原因之 一;排入水中造成 水体富营养化

特别提示

NO、NO2都有毒,不能直接排放到大气中。废气

中的NO、NO2可用碱液吸收,生产可利用的盐。 如2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O

二、NO、NO2溶于水的计算 1.原理 2NO+O2===2NO2① 3NO2+H2O===2HNO3+NO② 由①×3+②×2得: 4NO+3O2+2H2O===4HNO3 由①+②×2得: 4NO2+O2+2H2O===4HNO3

(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水可依据:3NO2+ H2O===2HNO3+NO利用气体体积变化差值进行计算。 (2)NO2和O2的混合气体溶于水时,由4NO2+O2+ 2H2O===4HNO3可知,当体积比V(NO2):V(O2) ?=4:1,恰好完全反应。 ? ?>4:1,NO2过量,剩余气体为NO ?<4:1,O 过量,剩余气体为O ? 2 2

(3)NO和O2同时通入水中时,由4NO+3O2+2H2O===4HNO3 可知,当体积比V(NO):V(O2) ?=4:3,恰好完全反应 ? ?>4:3,剩余NO ?<4:3,剩余O ? 2 (4)NO、NO2、O2三种混合气体通入水中,可先按(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(3)方法进行计算。

2.NO、NO2和O2溶于水所得溶液浓度的计算 (1)NO2溶于水的计算。若VL标准状况下的NO2收集一试管, 倒置于水槽中,假设进入试管的溶液不扩散,则其物质的量浓度 应作如下计算: 3NO2+H2O===2HNO3+NO 3 V 1 V/3

2 VL × 3 22.4 L· mol-1 1 c(HNO3)= = mol· L-1(或0.045 mol· L- 1 ) 1 22.4 V L- V L 3 (2)NO、NO2与O2溶于水的计算。若NO、O2按4?3混合,则 4NO+3O2+2H2O===4HNO3。 4V L 22.4 L· mol-1 1 4 - c(HNO3)= = × mol· L 1 7V L 22.4 7 若NO2、O2按4?1混合,则4NO2+O2+2H2O===4HNO3。

4V L 22.4 L· mol-1 1 4 c(HNO3)= = × mol· L- 1 5V L 22.4 5

典例剖析
一 氮的氧化物的性质
【例1】 NO中有少量的NO2除去方法为( )

A.通过盛有浓H2SO4的洗气瓶 B.通过盛有无水CaCl2的干燥管 C.先通过盛有浓H2SO4的洗气瓶,然后再通过盛有水的洗气 瓶 D.先通过盛有水的洗气瓶,然后再通过盛有浓H2SO4的洗气 瓶

解析 利用NO不与水反应,而3NO2+H2O===2HNO3+ NO,而NO中会混有水蒸气则应通过浓H2SO4除去水分,故选D 项。

答案

D

互动训练1 关于二氧化硫和二氧化氮叙述正确的是(

)

A.两种气体都是无色有毒的气体,且都可用水吸收以消除 对空气的污染 B.二氧化硫与过量的二氧化氮混合后通入水中能得到两种 常用的强酸 C.两种气体都具有强氧化性,因此都能够使品红溶液褪色 D.两种气体溶于水都可以与水反应,且只生成相应的酸

解析 二氧化氮跟水反应,生成硝酸和一氧化氮,二氧化硫 溶于水生成亚硫酸,硝酸氧化亚硫酸生成硫酸。二氧化硫的漂白 原理不是利用强氧化性,二氧化硫也不具有强氧化性。

答案

B



NO、NO2和O2溶于水的计算
【例2】 同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等 ③HCl和

体积混合的2种气体,它们是①NO和NO2 ②NO2和O2

N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体 体积分别为V1、V2、V3,则下列关系正确的是( A.V1>V2>V3 C.V2>V3>V1 B.V1>V3>V2 D.V3>V1>V2 )

解析 本题考查学生思维的严密性。几种气体在水中能发生 化学反应或溶解引起体积变化,涉及氮元素及其化合物单独或者 有氧共存时跟水的反应: 3NO2+H2O===2HNO3+NOa 4NO2+2H2O+O2===4HNO3b

2 1 1 ①中只有NO2与水反应,按a式,体积减少了 × = ,剩余 3 2 3 2 气体占 试管。 3 1 3 ②中按b式,全部NO2跟 的O2反应生成HNO3,余下 的O2, 4 4 33 1 3 剩余气体体积为试管的 ( × = )。 84 2 8

1 ③中HCl全部溶于水,剩余气体体积为试管的 。 2 因此为V1>V3>V2。故答案为B。 1 实际上解答本题时不必作具体计算,只要知道③中溶解了 试 2 1 管的气体;①中只有NO2与水反应,按a式,剩余气体体积大于 2 1 试管;②中是按b式反应,减少的气体体积大于 试管,即可确定 2 其答案。
答案 B

互动训练2 将a mL NO、b mL NO2、x mL O2混合于同一试 管里,将试管口倒插于水中,充分反应后试管内气体全部消失, 则用a,b表示的x的代数式是( A.(a+b)/2 C.(3a+b)/4 )

B.(2a+b)/3 D.(4a+b)/5

解析 氮的氧化物与O2和H2O反应生成HNO3时,只要满足 氮的氧化物中的N与氮的氧化物中的O和O2中O的和的比为2?5即 ?a+b? 3a+b 2 可全部转化,没有气体剩余。即: = 解得x= 。 4 a+2b+2x 5
答案 C



环境污染问题

【例3】

为了让更多的年轻人关注日益严重的全球气候变

暖问题,英国一位地产富豪在伦敦开设了一家环保夜总会,内容 有三大特色:①地板可以发电 ②酒精饮品来自有机绿色食品 ③绿色交通可免费

(主张素食是消除温室效应立竿见影的措施)

入场。环境污染已成为人类社会面临的重大威胁,各种污染数不 胜数。下列名词与环境污染无关的是( )

①白色垃圾 ⑥可吸入颗粒物 A.①⑦⑩ C.②⑧⑨⑩

②潮汐 ⑦赤潮

③酸雨

④光化学烟雾

⑤臭氧空洞

⑧绿色化学

0黑网吧 ⑨染色馒头 1 ○

B.②⑤⑧ D.⑥⑦⑧⑨

解析 潮汐是自然现象;白色垃圾主要是难降解的白色塑 料,会造成土壤污染;酸雨是氮的氧化物和硫的氧化物造成的污 染;光化学烟雾是氮的氧化物等排放造成的;臭氧空洞由氟氯烃 等物质造成的;赤潮是水体的富营养化造成的,其危害是造成水 中溶解氧减少,导致生物死亡。答案为C项。
答案 C

互动训练3

C、N、S的氧化物中许多是工业上重要的化工原

料,但是当它们分散到空气中时,会带来很多环境问题。下列有 关这些元素的氧化物说法不正确的是( )

A.开发太阳能、水能、风能、氢能等新能源将有利于减少 这些氧化物的产生 B.这些氧化物使雨水的pH<7,我们把pH<7的雨水称之为酸 雨 C.N与S的氧化物还能直接危害人的身体健康,引发呼吸道 疾病 D.“温室效应”与二氧化碳的排放有着直接的关系

解析 正常雨水为 CO2 的饱和溶液,其 pH 为 5.6,pH 小于 5.6 的雨水才为酸雨。

答案

B


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