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

氮及其氧化物

编稿：房鑫 　　　审稿：曹玉婷

【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（体积比为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】对于氮的氧化物NO和NO2的下列叙述中，正确的是

A.都是无色气体          B.都不溶于水       C.都是酸性氧化物  [来源:学科网   D.都是大气污染物

【答案】D

【变式2】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。

类型二、 与氮的氧化物有关的计算

例2．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】一定条件下，将等体积NO和O2充入一试管，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总体积的(　　)

【答案】C

【解析】4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3；若NO和O2都取4体积，则反应后剩余O2 1体积，所以充分反应后

剩余气体的体积约为原总体积的  。

类型三、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3．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】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。

【变式2】下列气体中，与酸雨密切相关的是（     ）

【答案】B