氮氧化物产生及转化

大气中氮氧化物的形成与化学反应机制大气中的氮氧化物（NOx）是指氮氧化物（氮气（N2）氧化产生的化合物）的总称，主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。

它们是大气中的重要污染物，对人类健康和环境造成不良影响。

因此，了解大气中氮氧化物的形成与化学反应机制对于减少这些污染物的排放至关重要。

1. 氮氧化物的来源氮氧化物主要来自燃烧过程，包括工业生产、交通运输和能源消耗等活动产生的废气排放。

具体而言，机动车辆排放是城市大气中氮氧化物的重要来源，尤其是柴油车的排放更为显著。

此外，燃煤、燃油以及其他高温燃烧过程也会释放大量氮氧化物。

森林、农田和废物处理等体系也可释放一定量的氮氧化物。

2. 形成机制氮氧化物的形成涉及多个化学反应。

首先，在高温（1000°C以上）下，氧气和氮气发生反应，生成一氧化氮：N2 + O2 → 2NO。

这个反应在燃烧过程中是主要的氮氧化物形成途径。

其次，一氧化氮会与大气中的氧气进一步反应，生成二氧化氮：2NO + O2 → 2NO2。

在大气中，氮氧化物的平衡浓度主要由一氧化氮和二氧化氮之间的反应控制。

3. 其他影响因素氮氧化物的形成还受到其他环境因素的影响。

温度是一个重要的因素，高温有利于氮氧化物的形成；而低温有助于一氧化氮与氮氧化物的转化为无毒的氮气。

此外，湿度也会影响氮氧化物的浓度。

高湿度条件下，氮氧化物会与大气中的水反应，生成硝酸等氮酸，从而减少氮氧化物的浓度。

4. 化学反应机制大气中氮氧化物的化学反应机制较为复杂。

一氧化氮和二氧化氮可以通过光解反应或与其他气体反应而进一步转化为其他化合物。

例如，一氧化氮可以通过与大气中的臭氧反应生成一氧化氮过氧化物：NO + O3 → NO2 + O2。

一氧化氮过氧化物是重要的臭氧生成物，它与VOC（挥发性有机化合物）在有光照的条件下进行反应，形成下午的臭氧。

此外，大气中的氮氧化物还可以与其他大气污染物发生复杂的化学反应。

例如，氮氧化物可以与二氧化硫（SO2）反应，生成硝酸和亚硫酸：NO2 + SO2 → HNO3 + HSO4。

专题4教案学案（4）（2010-1-12） 班级_________姓名_________ 组题人：陈巧云 审题人：田建红氮氧化物的产生及转化【主干知识】1、氮气：无色无味、难溶于水的气体。

空气中78%（体积分数）是氮气。

氮分子（N 2）为双原子分子，结构稳定，决定了氮气性质的稳定性，常温下氮气很稳定，很难与其它物质发生反应，因此，生产上常用氮气作保护气。

但这种稳定是相对的，在一定条件下（如高温、放电等），也能跟某些物质（如氧气、氢气等）发生反应。

2、固氮作用：游离态氮转变为化合态氮的方法。

途径 举例自然固氮 → 闪电时，N 2 转化为NON 2 + O2 == 2NO生物固氮 → 豆科作物根瘤菌将N 2 转化为化合态氮工业固氮 → 工业上用N 2 和H 2合成氨气N 2 + 3H 2 催化剂 高温高压 2NH 3 3、氮氧化物（NO 和NO 2）：【巩固练习】1、下列物质不属于城市空气质量日报的是( )A 、二氧化硫B 、氮氧化物C 、二氧化碳D 、悬浮颗粒2、实验室制备下列气体，只能用排水法收集的是( )A 、NO 2B 、NOC 、O 2D 、H 23、下列气体由于能结合血红蛋白而引起中毒的是( )放电成功不是将来才有的，而是从决定去做的那一刻起，持续累积而成。

A 、Cl 2B 、NOC 、O 2D 、CO4、鉴别NO 2和溴蒸汽的方法正确的是( )A 、用氢氧化钠溶液B 、用湿润的淀粉碘化钾试纸C 、用硝酸银溶液D 、用蒸馏水5、美国医学教授因发现X 物质在人体血管系统内具有传送信号的功能而荣获1998年诺贝尔生理学和医学奖。

因此 X 物质被誉为“生物信使分子”。

已知 X 是一种奇电子数分子，也是一种污染大气的无色气体且能使血红蛋白失去携氧能力。

则 X 是：( )A.COB.HFC.CO 2D.NO6、起固氮作用的化学反应的是 ( )A.工业上用氮气和氢气合成氨气B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮C.氨气经催化氧化生成一氧化氮D.由氨气制碳酸氢氨和硫酸氨7、在NO 2与水的反应中，水( )A ．是还原剂B ．是氧化剂C ．既是氧化剂又是还原剂D ．既不是氧化剂又不是还原剂8、一定体积下，将等体积的NO 和O 2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积约为原气体总体积的( )A 、41B 、43C 、81D 、839、在体积为VL 的密闭容器中通入a mol NO 和b mol O 2，反应后容器内氮原子数和氧原子数之比为( )A 、b aB 、b a 2C 、b a a 2+ D 、)2(2b a a +10、在标准状况下，将NO 2和O 2按体积比为4﹕1充满一个干燥的烧瓶，将烧瓶倒置于水中，瓶内液面上升，最后烧瓶内溶液的物质的量浓度为 ( )A 、0.045mol/LB 、0.036mol/LC 、0.026mol/LD 、0.030mol/L11、电闪雷鸣是人们司空见惯的自然现象，地球上每年平均发生315160余次闪电每当雷电交加之际，空气中可能发生如下反应：① ②③12、NO 分子因污染空气而臭名昭著。

氮氧化物的产生及转化一．教学目标1、了解氮气的结构、性质2、掌握氮氧化物——NO、NO2的性质和用途。

3、认识氮氧化物对社会生产的作用和对自然环境的影响。

4、创设探究问题的情境，引导学生自主探究学习氮氧化物的转化。

5、认识氮氧化合物与人类生产生活的密切关系，了解其对环境的污染问题。

6、逐步树立珍惜自然、爱护环境和可持续发展的观念。

二．重点难点1、教学重点：探究氮氧化物的化学性质。

2、教学难点：氮氧化物的相互转化。

三．教学方法探究法、对比法、教材阅读三．教学过程引入：请大家看这几张图：这里涉及到的氮元素大家并不陌生。

含氮的物质种类丰富，它们有些能给人类带来福音，有些也会带来负面的影响。

今天我们先来研究氮氧化物的产生及转化。

（播放海尔兄弟的一段录像）这个故事中到底蕴含了哪些化学知识？既然没有魔鬼，那么所谓的“魔鬼”到底是一种怎样的自然现象呢？讲解：大家知道空气中含量最多的气体是氮气，通常状况下氮气的化学性质不活泼，很难与其他物质发生化学反应，知道原因吗？（提问）物质的结构决定性质，氮原子最外层5个电子，表现出容易获得电子，是比较活泼的非金属。

氮原子又是怎样结合成氮分子的呢？（学生板演电子式）氮分子是双原子分子，两个氮原子之间形成共价三键，破坏它需要消耗很大的能量。

因此通常状况下氮气就很难与其他物质发生化学反应，人们常用氮气代替稀有气体作为保护气。

但是如果在高温、放电或有催化剂存在的条件下，当氮分子获得了足够的能量之后，还是能和一些物质发生化学反应的，比如PPT：⑴氮气与氧气在放电的条件下反应生成一氧化氮⑵氮气与氢气在高温、高压、催化剂的条件下合成氨⑶镁条在氮气中燃烧生成淡黄色粉末氮化镁练习：写出化学方程式，判断是否属于氧化还原反应，氮气是否参与了氧化还原反应，发挥了什么作用。

提问：猜测刚才的动画片中提到的现象是否与氮气的性质有关？从哪里联想到的？（闪电图片）讲解：在实验室里我们也可以利用感应线圈模仿放电环境来做这个实验。

氮氧化物的转化1. 引言氮氧化物（NOx）是一类重要的环境污染物，包括氮一氧化物（NO）和二氧化氮（NO2）。

它们主要来源于工业生产、交通运输和能源消耗等过程中的燃烧反应。

高浓度的NOx会对大气环境和人类健康造成严重威胁，因此探索有效的NOx转化技术具有重要意义。

2. NOx的生成与特性NOx主要由空气中的氮和氧在高温条件下发生反应而生成。

燃料中的硫和金属杂质也会促进NOx生成。

NOx具有以下特性： - NO是无色无味的一氧化氮，对大气层臭化作用较小； - NO2是红棕色可吸入颗粒物，对人体健康有害； - NO和NO2都是强温室气体，对全球变暖起到重要作用。

3. NOx转化技术为了减少大气中的NOx浓度，人们开发了多种有效的NOx转化技术。

下面介绍几种常见的技术：3.1. 选择性催化还原（SCR）SCR是一种将氨或尿素作为还原剂，通过催化剂将NOx转化为氮气和水的技术。

主要步骤包括： 1. NOx与NH3在催化剂表面发生反应，生成N2和H2O； 2. 催化剂的选择对SCR反应效果有重要影响； 3. SCR技术需要适当的温度范围和氨浓度才能发挥最佳效果。

3.2. 非选择性催化还原（SNCR）SNCR是一种通过添加还原剂在高温条件下直接将NOx转化为N2和H2O的技术。

主要步骤包括： 1. 还原剂与NOx在高温下混合，形成还原区域； 2. 还原区域中的反应使NOx转化为N2和H2O； 3. SNCR技术适用于高温燃烧设备，如锅炉和窑炉。

3.3. 非催化还原（SNR）SNR是一种通过高温条件下将NOx直接还原为N2和O2的技术。

主要步骤包括： 1. 在高温条件下，NO与CO或HC等碳基物质发生反应； 2. 反应生成N2和O2； 3. SNR技术适用于燃煤电厂等高温燃烧过程。

3.4. 氮氧化物吸附剂（NOx Adsorber）NOx Adsorber是一种通过吸附剂将NOx捕获并在适当条件下再释放的技术。

大气环境中氮氧化物的迁移与转化过程氮氧化物（NOx）是一类重要的大气污染物，包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。

它们主要来自于工业排放、机动车尾气以及燃煤等能源的燃烧过程。

氮氧化物的排放不仅对空气质量和人类健康造成直接影响，还与臭氧和细颗粒物的生成密切相关。

因此，了解氮氧化物在大气环境中的迁移与转化过程对于改善空气质量至关重要。

1. 氮氧化物的迁移氮氧化物在大气中的迁移受到多种因素的影响，包括气象条件、大气稳定度和氮氧化物浓度等。

氮氧化物在大气中的迁移主要通过对流扩散、湍流扩散和大气输送等方式进行。

对流扩散是指由于气温的变化导致气体的上升和下沉，从而使氮氧化物向上或向下扩散。

湍流扩散是指由于湍流的存在，使氮氧化物从一个地方向周围环境进行扩散。

大气输送是指氮氧化物在大气中随着气流的移动而迁移。

2. 氮氧化物的转化氮氧化物在大气中的转化是指氮氧化物之间的化学反应过程，主要包括光解、氧化、光化和光解的反应。

在光解反应中，氮氧化物可以通过吸收太阳辐射而分解成氧和氮气，从而减少氮氧化物的浓度。

在氧化反应中，氮氧化物可以与其他气体（如臭氧、挥发性有机物等）发生反应，生成新的化合物，如硝酸和硝酸盐。

在光化反应中，氮氧化物可以与有机物质一起吸收太阳辐射，产生臭氧，从而形成光化学烟雾。

在光解反应中，氮氧化物可以通过光解而分解成氮气和氧气。

3. 影响氮氧化物迁移与转化的因素除了气象条件和大气稳定度等因素外，还有一些其他因素可以影响氮氧化物在大气中的迁移与转化。

例如，大气中的颗粒物可以吸附氮氧化物，使其在大气中的浓度下降。

此外，氮氧化物的迁移与转化还受到地形和植被等因素的影响。

地形的不同会导致氮氧化物在山地和平原地区的迁移模式不同。

植被可以通过吸收氮氧化物和排放挥发性有机物等方式，影响氮氧化物的浓度和分布。

总之，大气环境中氮氧化物的迁移与转化过程是一个复杂的系统。

了解氮氧化物的迁移与转化对于制定有效的大气污染控制措施和改善空气质量至关重要。

《氮氧化物的产生及转化》教学设计一、学习任务分析本课内容选自苏教版化学1专题4第二单元，为本单元的第一课时。

教材从介绍氮元素的应用入手，从而通过俗语“雷雨发庄稼”引入，讲授了氮从游离态变为化合态的过程和原理，接着，简单介绍了，氮氧化物的性质以及作用，最后阐述了氮氧化物对环境的影响，引发学生们的思考。

本课内容，是学生在学习了氯溴碘硫等非金属元素之后，学习的又一种重要的非金属元素，是完善无机化学中非金属知识体系的重要组成部分，是对前面知识学习的补充，又是对之后学习氮氧化物、硝酸的应用和性质埋下了伏笔，起到了承上启下的桥梁作用。

二、学习者分析本科所针对的是高一新生，他们在之前的学习中，已经学习了氯溴碘硫等常见的非金属元素及其化合物的性质，本课中的氮元素的学习是对之前学习的知识的拓展和应用。

而在之前的学习中，学生已经熟练掌握了一定的实验观察能力和一定的总结归纳能力，这为本节课的学习打下了基础。

但是，学生们对于自主总结出一些现象的原理，还是比较有难度的，因此，这需要教师的指导和启发。

三、教学目标1、知识与技能（1）能列举氮元素在生活中的应用（2）掌握自然界中氮从游离态转化为化合态的原理与方法（3）了解氮氧化物对环境的影响2、过程与方法（1）能初步学会设计实验方案，区别不同的物质（2）学会查阅相关资料、走访有关部门等多种方法进行调查学习3、情感态度与价值观（1）养成辩证看待事物的哲学观点（2）提高环境保护意识四、重点难点重点：1、掌握自然界中氮从游离态转化为化合态的原理与方法2、了解氮氧化物对环境的影响难点：掌握自然界中氮从游离态转化为化合态的原理与方法五、教学策略与手段依据《学科指导意见》和《高中化学课程标准》，本节课，我主要采用的是启发式教学方法，并结合讲授法，演示法，多媒体辅助教学法等多种方法，以促进学生自主探究自主学习，从而达到我的教学目标。

六、课前准备相关课件、多媒体设备、雷雨发庄稼的视频、光化学污染的视频等七、教学过程一、以应用为镜，抛砖引玉【教师】同学们，之前我们学习了哪些非金属元素呢？【学生】氯溴碘硫【教师】我们都知道，人体是由多种有机物组成的，其中，氮元素是人体不可或缺的一种重要的非金属元素，那么，这个氮元素在我们的生活中有哪些应用呢？【学生】含氮的化肥、火箭的燃料等【ppt展示】氮元素的应用【教师】我们都知道，氮在空气中的含量是非常多的，主要是以氮气的形式存在，这个是游离态的物质，那么，在大自然中，空气中的氮是如何变成化合态的氮的呢？让我们一起展开今天的学习。

第1课时氮氧化物的产生及转化１．了解氮气的主要性质和用途【解析】氮气的主要性质和用途（1）存在：占空气体积分数。

（2）结构：氮原子结构示意图，氮气的分子式。

（3）物性：色味的体，溶于水。

（4）化性：氮气分子很稳定，化学性质不活泼。

①氮气与金属镁反应（P56）：②氮气与氧气反应（P97）：③氮气与氢气反应（P98）：（5）用途：保护气，合成氨２．认识氮氧化物的的性质和用途【解析】氮氧化物的产生及转化（1）“雷雨发庄稼”涉及的反应：、、（（的生产、的冶炼、等交通工具的使用（尾气）、硝酸工厂尾气。

（4）氮氧化物的危害：①形成；②产生；③破坏臭氧层。

（5）防治：①开发使用洁净能源；②对工厂排放的废气进行处理；③对汽车尾气进行净化处理。

2NO＋2CO 催化剂N2＋2CO2３．【解析】自然界氮的循环【阅读教材】P99“拓展视野”（1）氮的固定：使空气中游离态（单质）的氮转化为化合态（化合物）的氮的方法称为氮的固定。

（2）氮的固定的途径生物固氮：如豆科植物根瘤菌将N2转化为化合态氮自然固氮：如闪电时N2转化为NO工业固氮：如工业合成氨（3）氮在自然界中的循环，维持了氮元素的平衡和生态平衡《第1课时氮氧化物的产生及转化》练习１．下列气体中，不能用排空气法收集的是（）A．NO B．NO2C．CO2 D．H2２．大量汽车尾气也会引起酸雨。

下列汽车尾气中能引起酸雨的是（）A．N2B．CO C．NO2 D．CO2３．空气质量报告的各项指标可以反映出各地空气的质量。

下列物质未纳入我国空气质量报告的是（）A．CO2 B．SO2 C．NO2 D．可吸入颗粒物４．两集气瓶中分别充满二氧化氮和溴蒸气，下列物质中不能将二者区别开的是（）A．H2O B．AgNO3溶液C．Na2CO3溶液D．CCl4５．我国有几十座城市定期发布城市空气质量周报，为大众提供空气质量信息。

在此基础上，北京、上海等许多城市又开始发布空气质量日报。

目前，空气质量报告中涉及的污染物主要是二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物。

氮氧化物的产生及转化【教学目标】一、知识与技能1.掌握NO和NO2的重要性质；2.理解氮氧化物的用途及对大气的污染，知道硝酸型酸雨形成的过程和防治方法。

1. 通过二氧化氮与水反应的实验探究，使学生体验实验探究的乐趣。

通过交流、观察、思考等训练科学的学习方法。

2.从“雷雨发庄稼”原理中学会推理的科学方法。

3..通过比较NO和NO2的性质学会类比的科学方法。

三、情感态度与价值观通过理解氮氧化物的危害及防治，进一步提升学生的环保意识，培养保护环境的态度，形成与大自然友好相处的情感。

【重点及难点】重点： NO、NO2的化学性质及对环境的影响。

难点：NO2与H2O 反应的实验探究。

【教学方法】实验探究法、类比法【教学过程】【问题导入】1.空气中含量最多的气体是什么？2.组成蛋白质的主要元素是什么？3.植物生长必需的营养元素有哪些？【板书】一、氮氧化物的产生及转化（一）氮元素的重要性【引入】自然界中大多数氮元素以游离态存有于空气中，仅有少数植物能将游离态的氮转化为可吸收的化合态的氮，我们如何把游离态氮转变为化合态氮？人类历史上谁最先合成氨?【简单介绍】哈伯【板书】（二）氮的固定（固氮）：1.定义：2.分类：【过渡】农村有句谚语“雷雨发庄稼”，你知道其中的含义吗？【视频】氮气与氧气在通电时的反应【观察与思考】注意观察烧瓶内气体颜色的变化，并思考可能的原因。

【实验与探究】实验1：将一装满二氧化氮的试管倒置于水槽中，一段时间后，观察试管中液面的情况及气体颜色的变化。

实验2：小心地取出试管，并敞口放置，观察颜色的变化，并思考为什么？实验3：向试管中滴加紫色石蕊，观察溶液颜色的变化。

【板书】（三）雷雨过程中氮元素的转化【过渡】通过以上内容及课本页的，我们能够将一氧化氮和二氧化氮的性质作一个比较。

一氧化氮(NO)二氧化氮(NO2)物理性质重要反应【指导阅读】1.氮氧化物有哪些益处？2.氮氧化物有哪些危害？【小组讨论】如何防治氮氧化物的危害【图片展示】酸雨的危害、光化学烟雾、臭氧层空洞【视频】洛杉矶光化学烟雾三、氮氧化物的污染及防治1. 氮氧化物的污染2. 氮氧化物的来源3.防治【小组讨论】溴蒸汽和二氧化氮均为红棕色气体，如何区分？【小结】本节课的主要内容。