高中化学人教版 (新课标)必修1第四章 非金属及其化合物综合与测试导学案

这是一份高中化学人教版 (新课标)必修1第四章 非金属及其化合物综合与测试导学案，共6页。学案主要包含了学习目标，要点梳理，典型例题，总结升华等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
1、掌握氮气的物理、化学性质，了解氮气的工业制法；
2、掌握一氧化氮、二氧化氮的物理、化学性质，了解二者的实验室制法；
3、掌握有关一氧化氮、二氧化氮的简单计算。
【要点梳理】
要点一、氮气
1．物理性质：
无色、无味的气体，密度比空气略小，在水中溶解度很小（体积比=1：0.02），在压强为101KPa下，氮气在—195.8℃时变成无色液体，氮气分子在—209.9℃时变成雪花状固体。
2．化学性质：
（1）通常状况下很难与其它物质发生化学反应
（2）在一定条件下，能与一些物质发生化学反应
①与H2反应：

②与某些金属反应：
3Mg+N2Mg3N2
③与O2反应：在通常情况下，与O2不发生反应，但在放电或高温的条件下能与O2直接化合生成NO。
N2+O22NO（闪电、汽车引擎中发生的反应）
NO为无色无味有毒的难溶于水的气体，NO很容易在常温下与空气中的O2化合，生成NO2。
2NO+O2==2NO2， NO2为红棕色、有刺激性气味，有毒的气体，易溶于水并发生反应：
3NO2+H2O=2HNO3+NO
NO、NO2为大气污染物
3．工业制法：
（1）分离液态空气：

（2）耗氧法：

4．用途：
工业原料，合成氨，制化肥，HNO3，保护气，致冷剂
要点二、二氧化氮和一氧化氮的比较
【高清课堂：氮及其氧化物ID: 395519#氮的氧化物】
要点诠释：
氮的氧化物除NO、NO2外，还有、、、，其中N2O5、N2O3分别是硝酸、亚硝酸（HNO2）的酸酐。

要点三、氮的氧化物溶于水的几种情况分析
（1）NO2或NO2与N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O==2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。
（2）NO2与O2的混合气体溶于水，由3NO2+H2O==2HNO3+NO及2NO+O2==2NO2，得：
4NO2+O2+2H2O==4HNO3 ，可知，
（3）NO和O2同时通入水中时，其反应是2NO+O2==2NO2 ①，3NO2+H2O==2HNO3+NO ②，将①×3+②×2得总反应式为：4NO+3O2+2H2O==4HNO3。

（4）NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按情况（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，再按情况（3）进行计算。
要点四、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
1．大气的主要污染物是二氧化硫和二氧化氮，溶于水后会形成酸性溶液，随雨水降下来会形成酸雨，pH＜5.6。
2．酸雨的主要危害是能直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
3．二氧化硫和二氧化氮都是有用的化工原料，二氧化硫在一定条件下可被催化氧化成三氧化硫，方程式是2SO2+O22SO3。三氧化硫与水反应的方程式是SO3+H2O==H2SO4。
4．防止酸雨的主要措施：
（1）调整能源结构，发展清洁能源，优化能源质量，提高能源利用率，减少燃煤产生的二氧化硫和二氧化氮等。
（2）加强环境管理，强化环保执法，严格控制SO2的排放量。
（3）研究、开发适合我国国情的二氧化硫治理技术和设备。
要点五、中学化学中常涉及的环境保护知识
常见的污染现象及其危害：
1．酸雨——形成原因主要是由SO2和氮氧化物；能使土壤酸化，腐蚀建筑物等。
2．光化学烟雾——主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的；危害人体健康，影响植物生长。
3．臭氧空洞——主要是氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的；使地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧。
4．温室效应——主要是由于大气中CO2含量的不断增加造成的；会使全球气候变暖。
5．白色污染——形成原因是塑料制品的大量使用，随意丢弃；会破坏土壤结构和生态环境。
6．赤潮和水华——形成原因是含磷洗衣粉的大量使用及生活污水的任意排放；会使藻类过度繁殖，鱼类死亡，水质恶化，若发生在淡水中称为“水华”，发生在海水中称为“赤潮”。
7．水俣病——含汞的工业废水引起的水体污染，可使鱼类中毒，人食用中毒后的鱼会造成人体汞中毒。
【典型例题】
类型一、NO和NO2
例1．下列关于NO的叙述正确的是( )
A．NO是一种红棕色的气体
B．常温常压下，NO不能与空气中氧气直接化合
C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等
D．NO易溶于水，不能用排水法收集
【答案】C
【解析】NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集。常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。
【总结升华】本题考查的是NO的性质。
举一反三：
【变式1】可用于区别溴蒸气和NO2气体的试剂是（ ）。
A．淀粉碘化钾溶液 B．FeCl2溶液 C．AgNO3溶液 D．NaOH溶液
【答案】C
【解析】用AgNO3溶液检验，能产生浅黄色沉淀的气体为溴蒸气。还可将二者分别溶于水来鉴别。
【变式2】某集气瓶内的气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片振荡，得棕色溶液，气体颜色消失，再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色，该气体可能是下列混合气中的（ ）。
A．N2、NO2、Br2 B．NO2、NO、N2
C．NO2、O2、NO D．N2、O2、Br2
【答案】A
类型二、喷泉实验中的浓度计算
例2．相同条件下，在容积相同的三个烧瓶内分别充满干燥的NH3、HCl、NO2气体，做喷泉实验，所得三种溶液的物质的量浓度比为( )
A．3∶3∶2 B．2∶2∶3 C．1∶1∶1 D．无法比较
【答案】C
【解析】HCl、NH3全部溶于水，溶液充满整个烧瓶。设烧瓶容积为V L，则所得溶液的物质的量浓度为：
对NO2，由反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
3 ml 2 ml
得，
溶液的体积也充满烧瓶体积的 ，代入浓度计算式，求得。
【总结升华】一要抓住浓度的概念，二要清楚气体的性质和其中的反应。
举一反三：
【变式1】在标准状况下，将O2与NO按3∶4的体积比充满一个干燥烧瓶，将烧瓶倒置于水中，瓶内液面逐渐上升，最后烧瓶内溶液的物质的量浓度为( )
A．0.045 ml·L－1 B．0.036 ml·L－1 C．0.026 ml·L－1 D．0.030 ml·L－1
【答案】C
【解析】由于NO和O2恰好反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，即最后溶液充满整个烧瓶。设烧瓶容积为
V L，则n(NO)＝n(HNO3)＝，而反应后溶液体积为V L，故c(HNO3)＝ ml·L－1＝0.026 ml·L－1。
类型三、 与氮的氧化物有关的计算
例3．在一定温度和压强下，将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水中，经足够时间后，试管内气体的体积缩小为原体积的3/5，则原混合气体中N2与NO2的体积比是 ( )
A、2 ∶ 3 B、3 ∶ 2 C、3 ∶ 5 D、5 ∶ 3
【答案】A
【解析】(差量法)NO2与水反应使气体的体积减小，设原混合气体的体积为5mL，则：
3NO2＋H2O ＝ 2HNO3＋NO ΔV
3mL 1mL 2mL
V(NO2) 5mL×(1－3/5)
V(NO2)＝3mL
V(N2)∶V (NO2)＝(5mL－3mL)∶3mL＝2∶3
【总结升华】关键是搞清发生的反应，理清数量关系，还要掌握差量法计算技巧。
举一反三：
【变式1】将一充满NO2和O2混合气体的试管倒立于水中，若试管的容积为10 mL，充分反应后剩余气体为1 mL，求原混合气体中NO2和O2的体积各为多少毫升？
【答案】原混合气体中NO2和O2的体积分别是7.2 mL和2.8 mL或8.6 mL和1.4 mL。
【解析】（1）若O2过量，剩余的1 mL气体为O2。
根据4NO2+O2+2H2O==4HNO3，得：
得V (NO2)=×9 mL=7.2 mL，V＇(O2)=×9 mL=1.8 mL。
故V (O2)=1.8 mL+1 mL=2.8 mL。
（2）若NO2过量，剩余的1 mL气体为NO。
先根据3NO2+H2O==2HNO3+NO得出过量的NO2体积为3 mL。
再根据4NO2+O2+2H2O==4HNO3计算参加反应的NO2、O2的体积：V＇(NO2)= ×7 mL=5.6 mL，V (O2)= ×7 mL=1.4 mL。
故V (NO2)=5.6 mL+3 mL=8.6 mL，V (O2)=1.4 mL。
【总结升华】常常出现的错误是只考虑了4NO2+O2+2H2O==4HNO3，认为剩余的是1 mL NO2或O2，其实在有水存在的条件下不可能有NO2，而应该是NO剩余。
【变式2】一支试管中充有20mLNO气体，倒置于水槽中，现向其中通入一定量的O2，试管内最终有4mL气体，则通入O2的体积可能是多少？
【答案】通入O2的体积可能是12mL或19mL
【高清课堂：氮及其氧化物ID: 395519#例题讲解1】
【变式3】将充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若m＜n，则充分反应后，量筒内气体的体积为(单位：mL)( )
【答案】C
【解析】由电子得失守恒：。
设最后剩余NO x mL，根据电子得失总数相等有：3(m－x)＋n＝4m。
解得 mL。
类型四、SO2、NO2对大气的污染
【高清课堂：氮及其氧化物ID: 395519#减少二氧化硫措施】
例4．汽车尾气（含有烃类、CO、SO2与NO等物质）是城市空气的污染源，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”（用铂钯合金作催化剂）。它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2转化。
（1）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式________________ 。
（2）“催化转换器”的特点是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是________________ 。
（3）控制城市空气污染源的方法可以有（ ）。
A．开发氢能源 B．使用电动车 C．植树造林 D．戴上呼吸面具
【答案】（1）2CO+2NO2CO2+N2 （2）SO2转化为SO3，产生了硫酸的酸雾 （3）A、B
【解析】由题给信息“CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使SO2的转化（用铂钯合金作催化剂）”，可联想到CO和NO反应，生成的气体一定是CO2。结合SO2的催化氧化，使用“催化转换器”，提高了空气酸度的原因是SO2转化为SO3，产生H2SO4的酸雾。阅读理解题干“控制城市空气污染源的方法”。
【总结升华】这是一道以“汽车尾气处理”这一生活常识为背景材料编写的信息题，在解答时要读懂题意，明确问题，善于联想所学知识。平时还需多关心与化学知识相关联的生产、生活中的热点问题，做到学以致用。
举一反三：
【变式1】大气污染是环境污染的一个重要方面，常见的大气污染可分为一次污染和二次污染，二次污染是排入环境中的一次污染物在物理化学因素或生物作用下发生变化，或与其他物质发生反应，生成新的污染物。如2NO+O2==2NO2，由NO2导致的污染就是NO的二次污染，有下列物质：①SO2；②NO；③NO2；④HCl；⑤CO2，其中不易导致二次污染的是（ ）。
A．①②③④⑤ B．①③⑤ C．④⑤ D．只有⑤
【答案】D
【变式2】导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是( )
A．酸雨 B．光化学烟雾 C．臭氧空洞 D．温室效应
【答案】A
【解析】酸雨与人们排放的SO2有关；光化学烟雾与碳氢化合物、一氧化碳和氮的氧化物有关；臭氧空洞与氟氯烃(即氟利昂)有关；温室效应与大气中的二氧化碳有关。
NO
NO2
物
理
性
质
色态味
无色、无味、气体
红棕色、刺激性气味、气体
密度
密度略大于空气
密度比空气大
熔沸点
很低
低，易液化
溶解性
不溶
易溶
化
学
性质
毒性
有毒
有毒
与水
不反应
3NO2+H2O=2HNO3+NO
NO2既是氧化剂，又是还原剂
与碱
不反应
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
NO＋NO2 ＋2NaOH=2NaNO2 +H2O
氧化性
2NO+2CO=2CO2+N2
2NO2+2KI=I2+2KNO2
还原性
2NO+O2=2NO2
可使KMnO4褪色
可使KMnO4褪色
与O2混合，通入水中
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
实验室制取
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2 +2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O
收集方法
排水法
向上排空气法