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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
目标与素养:1.了解氮氧化物产生的反应原理及应用。(宏观辨识与微观探析)2.了解NO、NO2的性质及应用。(宏观辨识与微观探析)3.了解氮氧化物的污染与防治。(科学态度与社会责任)
一、氮气、一氧化氮和二氧化氮
1.氮元素的存在
游离态―→空气中:氮气;化合态―→铵盐、硝酸盐、蛋白质等。
2.物理性质
N2
NO
NO2
色态
无色气体
无色气体
红棕色气体
气味
无味
无味
有刺激性气味
密度
比空气的略小
比空气的略小
比空气的大
溶解性
难溶
微溶
与水反应
毒性
无毒
有毒
有毒
3.化学性质
(1)氮气
①通常状况下较稳定,与其他物质不反应。
②高温或放电时N2与O2反应:N2+O2eq \o(=====,\s\up14(放电))2NO。
③高温、高压、催化剂条件下N2与H2反应生成NH3,化学方程式为。
④与活泼金属Mg反应:N2+3Mgeq \o(=====,\s\up14(点燃))Mg3N2。
(2)一氧化氮
NO很不稳定,常温下与O2反应: 2NO+O2===2NO2。
(3)二氧化氮
NO2溶于水生成硝酸和NO,化学方程式为:3NO2+H2O===2HNO3+NO。
微点拨
(1)实验室里收集NO气体是用排水集气法而不能用排空气法。
(2)检验NO气体的方法是向气体中通入O2(或空气),气体由无色变为红棕色。
二、氮氧化物对环境的危害及防治
1.来源:氮肥的生产、金属的冶炼和汽车尾气的排放。
2.危害:(1)形成酸雨。(2)产生光化学烟雾。(3)破坏臭氧层。
3.防治:(1)使用洁净能源,减少氮氧化物排放。(2)转化汽车尾气。(3)废气处理。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)NO和NO2的颜色、气味、水溶性不同,但它们都是有毒的气体 (√)
(2)实验室用排水法收集NO,用向上排空气法收集NO2 (√)
(3)将盛满NO的试管打开塞子置于空气中,没有明显现象出现
(×)
(4)NO2与H2O的反应,NO2只作氧化剂 (×)
2.下列关于一氧化氮的叙述正确的是( )
A.一氧化氮是一种红棕色的气体
B.常温常压下,一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C.一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D.一氧化氮易溶于水,不能用排水法收集
C [NO是无色的气体,微溶于水,能用排水法收集,可由N2与O2直接化合而得到,且易与空气中的氧气直接反应而生成NO2。]
3.NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式:
_____________________________________________________。
(2)在汽车尾气系统中安装催化转化器,可有效降低NOx的排放。当尾气中空气不足时,NOx在催化转化器中被还原成N2排出。写出NO被CO还原的化学方程式:
_____________________________________________________
_____________________________________________________。
[答案] (1)3NO2+H2O===2HNO3+NO
(2)2NO+2COeq \o(=====,\s\up14(催化剂))N2+2CO2
氮的氧化物溶于水的有关数量关系
1.相关反应原理
3NO2+H2O===2HNO3+NO ①
2NO+O2===2NO2 ②
由方程式①×2+②得:
4NO2+O2+2H2O===4HNO3 ③
由方程式①×2+②×3得:
4NO+3O2+2H2O===4HNO3 ④
2.氮氧化物溶于水的不同情况及剩余气体
(1)NO2与O2的混合气体溶于水(反应③)。
(2)NO与O2的混合气体溶于水(反应④)。
特别提醒:氮的氧化物或氮的氧化物与O2的混合气体溶于水时,剩余的气体可能是O2,也可能是NO,但不可能是NO2,因为NO2会与水反应又生成NO。
在相同状况下,将下列四种混合气体:①体积比为3∶1的HCl和N2 ②体积比为1∶1的NO2和N2
③体积比为1∶1的NO2和O2 ④体积比为4∶1的NO2和O2,分别置于相同的四支试管中并倒置于水槽中,充分反应后液面上升高度分别为h1、h2、h3、h4,下列关系正确的是( )
A.h1>h2>h3>h4 B.h4>h3>h2>h1
C.h4>h1>h3>h2 D.h2>h3>h1>h4
C [①HCl极易溶于水,试管中剩余气体占试管体积为1/4;②体积比为1∶1的NO2和N2,在试管中发生如下反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,剩余气体占试管体积为eq \f
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