11-12版高中化学课时讲练通配套课件：4.2.1氮氧化物的产生及转化（苏教版必修1）

(共53张PPT)
1．在空气中含有大量的N2，但在自然界中只有少部分氮元素以化合态存在。请根据N2的性质分析其原因。
提示：N2是双原子分子，在分子内的两个氮原子之间，存在着一种作用力，将两个氮原子结合在一起，在N2分子中，这种作用力非常强，一般的外部条件很难将其破坏，所以常温下N2的性质很稳定，只有在高温、高压、放电的条件下发生反应，而在自然的条件下很难达到这些条件，因此只有少部分氮元素以化合态存在。
2．袋装食品通常采用真空包装或在食品袋中充入N2，思考并讨论，充入N2的作用是什么？利用了N2的什么性质？
提示：充入N2，是用来作保护气的；利用了N2很稳定，在一般条件下很难与其他物质发生反应的性质。
例1　下列关于氮气的叙述中错误的是
A.N2是一种无色、无味的气体，易液化
B.N2可用制作氮肥和硝酸的原料
C.N2可利用浓硫酸和碱石灰干燥
D.N2不能用排空气法收集
【规范解答】选A。本题考查了N2的物理性质——密度、颜色、状态、气味及沸点。N2是一种沸点较低的气体，其沸点为-195.8 ℃，将其变为液体比较困难，故不易液化，性质又很不活泼，不与浓硫酸、碱石灰发生反应，所以可以用浓硫酸、碱石灰来干燥，其密度与空气非常接近，所以不能用排空气法来收集。
【互动探究】空气中含大量N2，是工业生产中N2的主要来源。工业上如何从空气中分离得到纯净的N2？
提示：工业制取N2有两种方法：一种是将空气液化，然后蒸发，首先挥发出N2；另一种方法是将木炭在空气中燃烧，将所得气体通过碱洗后得到N2。
1．结合NO、NO2的性质，思考并讨论：
(1)在雷雨天气下，空气中的氮气会发生哪些变化？(用方程式表示)
提示：雷雨天气下，会有闪电，则会发生：N2+O2 2NO的反应。生成的NO会迅速与空气中的O2反应：2NO+O2====
2NO2，NO2会与水发生反应：3NO2+H2O====2HNO3+NO。
(2)硝酸能与土壤中的矿物质发生反应生成硝酸盐，请讨论并分析，雷雨会对庄稼产生什么影响？
放电
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提示：雷雨天气时，空气中的N2与O2在放电的条件下生成NO进而转化成NO2，NO2后又与水反应生成硝酸，随雨水落入地下，与土壤中的矿物质发生反应生成硝酸盐，随水进入土壤，可作为氮肥被植物的根吸收，对庄稼的生长有好处，所以有“雷雨发庄稼”的说法。
2．溴蒸气和NO2都是红棕色的气体，请思考，如何鉴别这两种气体？
提示：由于NO2气体和溴蒸气(Br2)都是红棕色气体，又均能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，所以不能用淀粉碘化钾试纸来鉴别，二者也都能与NaOH溶液反应而褪色，所以也不能用NaOH溶液来鉴别。可以用AgNO3溶液，能与AgNO3溶液反应生成淡黄色沉淀的为溴蒸气；也可以用CCl4，溴蒸气溶于CCl4后会显橙红色而NO2不溶于CCl4；还可用水来鉴别，通入水中，得到的溶液是橙色的是溴蒸气，得到的溶液为无色的是NO2。
例2　为了治理污染，工业上通常通入NH3与废气发生下列反应：NOx+NH3 N2+H2O，现有3 L NO、NO2的混合气体，可用同温同压下3.5 L NH3恰好使其完全转化为N2，则原混合物中NO、NO2的体积比为_____。
【规范解答】设NO、NO2的混合气体中，NO的体积为x，NO2
则为3 L-x，两种气体与NH3反应的方程式为：4NH3+6NO====
5N2+6H2O和8NH3+6NO2====7N2+12H2O可得，NO反应所消耗的
NH3为 x，而NO2所消耗的NH3为 (3 L-x)，则可得， x+
(3 L-x)=3.5 L，也就得出x=0.75 L，则得：
答案：1∶3
【互动探究】工业上为了消除氮的氧化物的污染还可用什么办法？
提示：如果在混合物中，NO2的量多于NO的，还可用氢氧化钠来除掉。其反应的方程式为：
NO2+NO+2NaOH====2NaNO2+H2O
2NaOH+2NO2====NaNO2+NaNO3+H2O
NO和NO2的收集方法
由于NO极易与O2反应，故不能用排空气法收集，只能用排水法收集；而NO2极易与水反应，所以NO2只能用排空气法收集。
氮的氧化物与O2的混合物溶于水的相关计算
NO和NO2是两种重要的氮的氧化物，是工业制取硝酸的中间产物。最大程度地吸收氮的氧化物可以充分利用原料，并减少污染物的排放。结合NO和NO2的性质探究以下问题。
探究：
1.把一支充满NO2气体的试管倒置在水槽中充分反应后，水能否充满试管？
提示：NO2与水反应的化学方程式为3NO2+H2O====2HNO3+NO，由此可知最后水只能充满整个试管的2/3。
2.把一支充满NO2和O2的试管倒置在水槽中充分反应后，若水充满试管，NO2和O2的量应满足什么关系？
提示：根据反应：3NO2+H2O====2HNO3+NO,2NO+O2====2NO2可得4NO2+2H2O+O2=====4HNO3；即当NO2与O2体积比为4∶1时水可充满试管。
3.如果向一支充满NO的试管中充入O2，应满足什么条件水才能充满试管？
提示：结合反应2NO+O2====2NO2,3NO2+H2O====2HNO3+NO知4NO+3O2+2H2O====4HNO3。所以当NO和O2体积比为4∶3时水可充满试管。
1．(2011·舟山高一检测)把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是( )
A．氧气 B．二氧化氮
C．二氧化氮和氧气 D．二氧化氮和一氧化氮
【解析】选C。由题意可知，少量NO2气体通入过量的小苏打溶液中，NO2会与水先反应生成HNO3，同时会有少量NO生成，生成的HNO3与NaHCO3反应生成CO2，CO2与Na2O2反应生成O2，O2接着与NO反应生成NO2，同时还会有氧气剩余。
2．发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后产生的高温气体主要是CO2、H2O、N2、NO，这些气体均无色，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红烟，产生红烟的原因是( )
A．高温下N2遇空气生成NO2
B．NO遇空气生成NO2
C．CO2与NO反应生成CO和NO2
D．NO和H2O反应生成H2和NO2
【解析】选B。由所生成的气体成分可以得出，由于NO的性质非常不稳定，易与空气中的O2发生反应生成红棕色的NO2，使气体的颜色成为红色。
3．同温同压下,在三支相同体积的试管里分别充有两种等体积混合的气体,它们是①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系中正确的是( )
A．V1>V2>V3
B．V1>V3>V2
C．V2>V3>V1
D．V3>V1>V2
【解析】选B。设每支试管的总体积为V，由三支试管中所盛的气体可知，①中为NO和NO2，只有NO2能与水发生反应：3NO2+H2O====2HNO3+NO，由两种气体的量相等和方程式
可得，剩余气体的体积为 ②中所盛的气
体为NO2和O2，发生4NO2+O2+2H2O====4HNO3这一反应，由
于二者体积相等，所以剩余的气体为O2，由于反应中NO2的
体积为 V，则消耗的O2为其体积的 ，即为 V，则剩余
O2为 V，③中所盛气体为NH3和N2，只有NH3极易溶于水，
而N2全部剩余，为 V，则可得三支试管中所剩余的气体的
体积大小关系为 V> V> V，即为B项。
4．某同学收集了一集气瓶红棕色气体，用玻璃片盖好，然后向其中加入少量水，振荡后变为无色，然后轻轻移开玻璃片使少量空气进入瓶内，气体又变为红棕色。
(1)集气瓶内红棕色气体是：________________________。
(2)气体颜色变化的原因是：________________________；
有关的化学方程式是：_____________________________。
(3)在收集该红棕色气体时用什么方法？做该实验时应注意什么问题？为什么？
【解析】在中学阶段常见的红棕色气体有NO2和溴(Br2)蒸气，能产生题干现象的是NO2，由于NO2的密度比空气大，应用向上排空气法收集；又因NO2是毒性气体，应收集尾气，同时应在通风条件下进行，防止意外发生。
答案：(1)NO2
(2)NO2与H2O反应生成无色NO，NO遇空气中的O2反应生成红棕色的NO2
3NO2+H2O====2HNO3+NO、
2NO+O2====2NO2
(3)收集NO2应用向上排空气法。做该实验时要注意通风及尾气吸收，因为NO和NO2都有毒。
5．NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、提高免疫力、增强记忆力的功能，因而成为当前生命科学的研究热点，NO亦被称为“明星分子”。请回答下列问题：
(1)NO对环境的危害在于_________(填以下项目的编号)。
A．破坏臭氧层
B．高温下能使一些金属被氧化
C．造成酸雨
D．与人体血红蛋白结合
(2)在含有Cu+的酶活化中心，亚硝酸根离子(NO2-)转化为NO，写出Cu+和亚硝酸根离子(NO2-)在酸性水溶液中反应的化学方程式：_________________。
(3)在常温下，把NO气体压缩到100个大气压，在一个固定的容器里加热到50 ℃，发现气体的压力迅速下降，压力降至略小于原压力2/3就不再改变，已知其中一种产物为N2O，写出上述变化的化学方程式：_________________。
(4)解释变化(3)中为什么最后的气体总压力小于2/3。
【解析】该题属于信息题，一般认为NO是有害气体，此题告诉人们它对人类也有有用的一面。考查根据客观事实写方程式的能力。
答案：(1)C、D
(2)Cu++ NO2- +2H+====Cu2++NO↑+H2O
(3)3NO N2O＋NO2
(4)有少量NO2继续反应生成N2O4，而使气体的物质的量小于原气体的物质的量的2/3
高压
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一、选择题(本题包括6小题，每小题4分，共24分)
1.(双选)下列用途应用了氮气的不活泼性的是( )
A.用于金属焊接的保护气及其与Ar混合填充灯泡
B.用于合成氨气
C.工业上以氮气为原料制硝酸
D.保护粮食和水果等农副产品
【解析】选A、D。N2的化学性质不活泼，一般不跟其他物质发生反应，用N2填充灯泡，用来保护粮食和水果，可防止变质，都是利用了N2的不活泼性。
2.下列过程属于人工固氮的是( )
A.分离液态空气制氮气
B.闪电时N2转化为NO
C.合成氨
D.豆科作物根瘤菌将N2转化为NH3
【解析】选C。固氮是指将游离态的氮转化为化合态的氮的过程，人工固氮是指人为地将N2转化为氮的化合物。
3.氮气是空气的主要成分，且含量很大，现已有科学家设计出了液氮蒸汽机，即利用液氮的蒸发来驱动机车，从而达到保护环境的目的。其主要依据是( )
A.液氮的沸点为-195.8 ℃,远低于常温
B.氮气与氧气反应放热
C.氮气在空气中燃烧放热
D.氮气性质稳定，不与氧气发生反应
【解析】选A。由题意可知，设计出了液氮蒸汽机，即利用液氮的蒸发来驱动机车，一方面氮气是空气中的主要成分，且含量很大，另一方面就是它无毒和沸点较低。
4.下列推断正确的是( )
A.SiO2 是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应
B.Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同
C.CO、NO、 NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在
D.新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色
【解析】选A。酸性氧化物是能够跟碱反应，生成盐和水的氧化物，故A正确，因为2NaOH+SiO2====Na2SiO3+H2O；Na2O与CO2反应生成Na2CO3，Na2O2与CO2反应除生成Na2CO3外，还生成O2，故B错；NO在空气中会发生反应2NO+O2====2NO2，故C错；因为新制氯水中含有HClO,故滴入少量的紫色石蕊试液的现象是先变红，后褪色，故D错。
【举一反三】Na2O、Na2O2组成元素相同，与 SO2反应产物相同吗？
提示：不相同，由于Na2O与SO2反应生成的是Na2SO3，而Na2O2与SO2反应时，Na2O2具有强氧化性，反应后生成的是Na2SO4。
5.通常情况下，既能用浓硫酸干燥，又能用碱石灰干燥的是( )
A.H2S B.Cl2
C.NH3 D.NO
【解析】选D。浓硫酸是一种既具有酸性，又具有强氧化性的干燥剂，而碱石灰是一种碱性干燥剂，则符合题意的只有D。
【规律方法】常见的干燥剂及选择方法
中学化学中常见的干燥剂有：①浓硫酸：不可干燥碱性气体(NH3)和强还原性气体(H2S、HBr、HI等)；
②P2O5：不可干燥碱性气体(NH3)；
③碱石灰、生石灰等：不可干燥酸性气体如：CO2、SO2、H2S、Cl2、HCl、HBr、HI等；
④无水氯化钙：不可干燥NH3(特殊原因)；
⑤CuSO4：常用来检验水的存在，一般不用来干燥气体。
6.在一定温度和压强下，将一容积15 mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛水的水槽中。当试管内液面上升至一定高度不再变化时，在相同条件下再通入O2，若要使试管内液面仍保持在原高度，则应通入O2体积为( )
A.3.75 mL B.7.5 mL
C.8.75 mL D.10.5 mL
【解析】选C。由题意可得，一容积15 mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛水的水槽中，则由3NO2+H2O====2HNO3+NO可得，水上升至试管的 处，还有5 mL NO，这时通入O2，让二者发生4NO+3O2+2H2O====4HNO3这一反应，则需要O2 3.75 mL，还要让O2再余下5 mL，则共需O28.75 mL。
二、非选择题(本题包括2小题，共26分)
7.(10分)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循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。
(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式：______；氧化剂是_____，还原剂是_______。
(2)“催化转换器”的缺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
【解析】解此题，一方面应从反应物自身的性质入手，汽车尾气中，CO具有较强的还原性，NO具有较强的氧化性，一定条件下，可能发生氧化还原反应；另一方面，应紧扣题意，寻找突破口，由“生成可参与大气生态循环的无毒气体”，推出产物为CO2和N2。
答案：(1)2CO+2NO 2CO2+N2 NO CO
(2)“催化转换器”促进SO2转化成SO3，产生硫酸酸雾
(3)a、b
催化剂
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8.(16分)某非金属单质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，已知D为强酸，请回答下列问题：
(1)若A常温下为淡黄色固体，B是有刺激性气味的无色气
体。
①A的化学式：___________________________________。
②工业生产中大量排放的B气体被雨水吸收后形成
__________而污染环境。
③写出B→C反应的化学方程式：_____________________。
④D的浓溶液可与木炭反应并生成C气体，该反应的化学方程式为：_____________________。
(2)若A在常温下为气体，C是红棕色气体。
①A、C的化学式分别是：A_________，__________。
②写出B→C反应的化学方程式：________________。
【解析】由题意可得，A是淡黄色固体单质，则A就是硫，B为SO2，C为SO3，D为H2SO4。若A是气体，C是红棕色气体，则A为N2，B为NO，C为NO2，D为HNO3。
答案：(1)①S ②H2SO4 (H2SO3) 或酸雨
③2SO2+O2 2SO3
④C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
(2)①N2 NO2
②2NO+O2====2NO2
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催化剂
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