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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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