第二单元 生产生活中的含氮化合物 第一课时 氮氧化物的产生及转化
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[课标要求]
1．了解氮气的存在和性质及氮的固定。 2．掌握NO 、NO 2的性质。
3．了解氮的氧化物对环境的影响及防治。
1.氮气的化学性质非常稳定，常温下很难与其他物质反应。
2．NO 为无色无味气体，NO 2为红棕色刺激性气味气体，它们均为有毒气体，能引起呼吸系统疾病。
3．NO 、NO 2的产生及转化反应为：N 2＋O 2=====放电
2NO 2NO ＋O 2===2NO 2 3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 4．NO 、NO 2分别与O 2、H 2O 反应的化学方程式为 4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3 4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3 5．NO x 会形成酸雨，引起光化学烟雾，破坏臭氧层。
氮气和氮氧化物
1．氮元素的存在
(1)大部分氮元素以游离态存在于空气中。
(2)少部分化合态的氮元素存在于动、植物体内，土壤及无机盐中。 2．氮气的物理性质
无色无味的气体，难溶于水，密度比空气略小。 3．氮气的化学性质
氮气的化学性质非常稳定，很难与其他物质反应，只有在高温或放电等特定条件下才能反应，故氮气常用作保护气。
(1)与氧气反应：N 2＋O 2=====放电
2NO 。
(2)与氢气反应：N 2＋3H 2 高温、高压
催化剂2NH 3(工业合成氨)。
(3)与活泼金属Mg 反应：N 2＋3Mg=====点燃
Mg 3N 2。 4．氮的固定
(1)概念：将游离态的氮转化为化合态的氮。 (2)方式：生物固氮、自然固氮和工业固氮。 5．NO 、NO 2性质的比较
[特别提醒]
(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O 2(或空气)，气体由无色变为红棕色。
将充满NO 2、NO 的试管分别倒置于水槽中，并通过导管通入少量的氧气。
[问题思考]
1．图1试管中观察到的实验现象是什么？NO 2与O 2的体积满足怎样的比例，才能使NO 2
完全转化成HNO 3?
提示：红棕色气体逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O 2，试管内可充满水。当V (NO 2)∶V (O 2)＝4∶1时，NO 2完全转化成HNO 3。
2．图2试管中观察到的实验现象是什么？NO 与O 2的体积满足怎样的比例，才能使NO 完全转化成HNO 3?
提示：无色气体先变成红棕色，后逐渐变为无色，试管内液面上升，持续通入适量O 2，试管内可充满水。当V (NO)∶V (O 2)＝4∶3时，NO 完全转化成HNO 3。
3．工业制取硝酸工厂的尾气中含有NO 、NO 2，从减少污染物的排放及原料的充分利用角度考虑，如何才能消除硝酸工厂的尾气？
提示：向尾气中通入过量的空气，再用足量的水吸收，即可将NO 、NO 2完全转化为HNO 3。
1．氮的氧化物溶于水的反应原理 3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO① 2NO ＋O 2===2NO 2② 由方程式①×2＋②得： 4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3③ 由方程式①×2＋②×3得： 4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3④ 2．氮的氧化物溶于水的三种类型
(1)NO 2气体：NO 2气体溶于水时仅涉及反应①：剩余气体为NO 。 (2)NO 2和O 2的混合气体：NO 2和O 2的混合气体溶于水时涉及反应③：
(3)NO 和O 2的混合气体：NO
、
O 2的混合气体溶于水时涉及反应④：
1.如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，对原试管中盛装气体的说法正确的是( )
①可能是N 2与NO 2的混合气体 ②可能是NO 2气体 ③可能是NO 与NO 2的混合气体 ④只可能是NO 2一种气体
A ．①②
B ．②③
C ．③④
D ．①④
解析：选B 是红棕色气体，那么一定有二氧化氮的存在，与水反应后生成一氧化氮，所以没有充满试管，继续通入氧气，最终充满试管，则①错误；如果有少量的氧气，大量的二氧化氮时②可以成立；③中通入适量的氧气，NO 也可以全部被吸收。
2．将V mL NO 和NO 2的混合气通过水吸收后，得到a mL 无色气体A ，将此无色气体A 与等体积O 2混合，再通过水充分吸收后，收集到5 mL 无色气体B 。试回答：
(1)A 气体是________，B 气体是________； (2)A 气体的体积是________。
解析：(1)NO 2溶于水生成NO ，故A 为NO ，NO 与O 2通入水中发生反应4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3，二者等体积时，O 2过量，故B 为O 2；
(2)4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3 4 3 a mL 3a
4
mL
依题意：a －3a
4＝5，a ＝20。
答案：(1)NO O 2 (2)20 mL
氮氧化物对大气的污染
1．氮氧化物的来源、危害及防治
2．硝酸型酸雨
3．常见的环境问题归纳
[特别提醒]
汽车尾气的主要成分是氮氧化物(主要是汽缸中的电火花和高温使鼓入的空气中的N 2、O 2化合所致)，还含有CO ，改进技术，使之在催化剂的作用下转化为无毒的N 2和CO 2：2NO ＋2CO 催化剂,N 2＋2CO 2。
1．环保部门每天通过新闻媒体向社会发布以污染物浓度为标准确定空气质量的信息。在下列各种物质中不属于空气质量指标的是( )
A ．二氧化碳
B ．氮氧化物
C ．二氧化硫
D ．悬浮颗粒
解析：选A 属于大气污染物的是二氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒，CO 2是空气成分之一，含量变化只能引起“温室效应”，对空气质量影响不大。
2．环境污染问题越来越受到人们的关注，造成环境污染的主要原因大多是由于人类生产活动中过度排放有关物质引起的。下列环境问题与所对应的物质不相关的是( )
A ．温室效应——CO 2
B ．臭氧层破坏——CO
C ．酸雨——SO 2
D ．光化学污染——NO x
解析：选B A 项，二氧化碳可以造成温室效应，不合题意；B 项，臭氧层破坏是因为氟利昂，不是一氧化碳，选B ；C 项，硫的氧化物和氮的氧化物形成酸雨，不合题意；D 项，氮的氧化物可以形成光化学污染，不合题意。
[三级训练·节节过关]
1．在NO 2与水的反应中( ) A ．氮元素的化合价不发生变化 B ．NO 2只是氧化剂 C ．NO 2只是还原剂
D ．NO 2既是氧化剂，又是还原剂
解析：选D NO 2与水反应的化学方程式为3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ，其中NO 2、HNO 3、NO
中氮元素的化合价分别为：＋4、＋5、＋2，故NO2既作氧化剂，又作还原剂。
2．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是( )
A．5∶3B．3∶5
C．3∶2 D．2∶3
解析：选C 设混合气体中NO2的体积为x，差量法：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV
3 1 2
x50 mL－30 mL＝20 mL
3 x ＝
2
20 mL
，解得x＝30 mL。
则原混合气体中NO为50 mL－30 mL＝20 mL，
所以V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶20 mL＝3∶2。
3．光化学烟雾形成的化学过程是：当汽车尾气产生的NO2在日光照射下分解成NO和O 时，即开始光化学烟雾的循环，不断地产生O3，这个循环包括下列三个化学方程式，请补充化学方程式②：
(1)①NO2===NO＋O，②______________________________________________，
③O＋O2===O3。
(2)以上三个化学方程式的总反应式：_____________________________________。
解析：(1)题目明确指出：光化学烟雾的循环过程包括①②③三个化学反应。由此可推断：反应①NO2===NO＋O中的生成物NO是反应②中的反应物。若要反应③O＋O2===O3不断地发生，就需要反应①不断产生O，故反应②的生成物必定是NO2，否则无法实现“循环过程”，反应②为2NO＋O2===2NO2。
(2)叠加①、②、③三个化学方程式，即得结果：3O2===2O3。
答案：(1)2NO＋O2===2NO2(2)3O2===2O3
4．将10 mL充满NO2和O2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，反应停止后试管内剩余2 mL无色气体，求原混合气体中NO2和O2各多少毫升？
解析：剩余的2 mL气体可能是NO或O2，分两种情况讨论：(1)剩余的气体是NO，可以看成先发生反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。剩余的NO2又与水作用，最终有2 mL NO产生。由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得，剩余的NO2体积为2 mL×3＝6 mL。则原有O2的体积为(10
mL－6 mL)×1
4＋1
＝0.8 mL，NO2的体积为10 mL－0.8 mL＝9.2 mL。
(2)剩余的气体是O2，则有10 mL－2 mL＝8 mL，NO2和O2的混合气体按反应4NO2＋O2＋
2H2O===4HNO3进行。所以NO2的体积为8 mL×4
1＋4
＝6.4 mL，O2的体积为10 mL－6.4 mL＝3.6