高中化学必修1课时作业与单元检测第四章 第3节 第2课时.docx
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高中化学必修1课时作业与单元检测第四章第3节第2课时
第2课时 二氧化氮和一氧化氮 二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
[目标导航] 1.掌握NO和NO2的性质与用途。
2.了解SO2、NO2等对大气的污染及其防治。
3.掌握NO、NO2的有关计算。
一、氮气、一氧化氮和二氧化氮
1．物理性质
N2
NO
NO2
色态
无色气体
无色气体
红棕色气体
气味
无味
无味
刺激性气味
密度
比空气的小
比空气的大
比空气的大
溶解性
难溶
难溶
与水反应
毒性
无毒
有毒
有毒
2.化学性质
（1）氮气
①通常状况下较稳定，与其他物质不反应。
②高温或放电时N2与O2反应：
N2＋O2
2NO。
（2）一氧化氮和二氧化氮
①NO与O2反应：
2NO＋O2===2NO2。
②NO2与H2O反应：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
二、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
1．SO2和NO2的主要来源、危害和防治
2．酸雨
练一练
1．关于氮气的性质说法中，错误的是（ ）
A．氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在
B．通常情况下，氮气性质很不活泼
C．可在氧气中燃烧生成一氧化氮
D．大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环
答案 C
解析 通常情况下氮气的性质很不活泼，在放电或高温条件下，能跟氧气反应。
2．下列关于一氧化氮的叙述正确的是（ ）
A．一氧化氮是一种红棕色的气体
B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D．一氧化氮易溶于水，只能用向上排空气法收集
答案 C
解析 NO是无色气体，不溶于水，可由N2与O2直接化合而得到，且易与空气中的氧气直接反应而生成NO2，故只有C项符合题意。
3．关于二氧化硫和二氧化氮叙述正确的是（ ）
A．两种气体都是无色有毒的气体，且都可用水吸收以消除对空气的污染
B．二氧化硫与过量的二氧化氮混合后通入水中能得到两种常用的强酸
C．两种气体都具有强氧化性，因此都能够使品红溶液褪色
D．两种气体溶于水都可以与水反应，且只生成相应的酸
答案 B
解析 二氧化氮跟水反应，生成硝酸和一氧化氮，二氧化硫溶于水生成亚硫酸，硝酸氧化亚硫酸生成硫酸。
二氧化硫的漂白原理不是利用强氧化性，二氧化硫也不具有强氧化性。
4．回答下列问题。
（1）农业上有一句俗语“雷雨发庄稼”，该过程发生了哪些反应？
________________________________________________________________________。
（2）如图是德国的一座大理石雕像在六十年间的变化，结合所学知识回答下列问题：
①造成上述现象的原因__________________________
______________________________________________。
②写出上述变化中的化学（或离子）方程式：
___________________________
________________________________________________________________________。
③为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。
请写出燃烧时，有关“固硫”（不使硫化合物进入大气）反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）N2＋O2
2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
（2）①酸雨对雕像的腐蚀
②SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋H2O＋CO2
③CaO＋SO2===CaSO3,2CaSO3＋O2===2CaSO4
5．利用如图所示装置收集以下8种气体（图中烧瓶的位置不得变化）。
①H2 ②Cl2 ③CH4 ④HCl ⑤NH3
⑥NO ⑦H2S ⑧SO2
（1）若烧瓶是干燥的，则由B口进气收集的气体有________（填序号）。
（2）若烧瓶充满水，可收集的气体有________，这时气体由________口进入。
（3）若烧瓶是干燥的，则由A口进气，可收集的气体有________________。
（4）若在烧瓶内装入浓硫酸使气体干燥，则可用此装置来干燥的气体有________，这时气体由________口进入。
答案
（1）②④⑦⑧
（2）①③⑥ A （3）①③⑤
（4）①②③④⑥⑧ B
解析 由B口进入适宜于收集比空气密度大的气体，由A口进入适宜于收集比空气密度小的气体。
一、氮的氧化物溶于水的计算
1．反应原理
①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
②2NO＋O2===2NO2
反应①×2＋②⇒
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
反应①×2＋②×3⇒
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
2．计算类型
（1）
（2）
（3）
（4）
特别提醒
若将amolNO、bmolNO2和cmolO2的混合气体通入水中，没有气体剩余，则a、b、c应满足
a＋
b＝c。
例1
将10mL充满NO2和O2的混合气体的试管，倒置在水槽中，反应停止后试管内剩余2mL的无色气体，求原混合气体中NO2和O2各多少毫升？
解析 剩余2mL气体可能是NO或O2，分两种情况讨论：
（1）剩余的是NO，可以看成先发生了反应：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3剩余的NO2又与水作用，最终有2mLNO产生。
由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得，剩余的NO2体积为2mL×3＝6mL。
则原有O2体积为（10mL－6mL）×
＝0.8mL，NO2体积为10mL－0.8mL＝9.2mL。
（2）剩余的是O2，则有10mL－2mL＝8mLNO2和O2的混合气体按反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行。
所以NO2的体积为8mL×
＝6.4mL，O2体积为10mL－6.4mL＝3.6mL。
答案 若剩余的气体是NO，则NO2和O2的体积分别为9.2mL和0.8mL；若剩余的气体是O2，则NO2和O2的体积分别为6.4mL和3.6mL。
解题反思
（1）NOx和O2的混合气体溶于水，剩余气体可能为O2，也可能为NO。
（2）可以利用电子守恒法解答NOx和O2混合气体溶于水的有关问题。
变式训练1 在一定条件下，将6体积的NO2（不考虑NO2转化为N2O4）和一定体积的NO置于试管中，并将试管倒置于水中，当通入4.5体积的O2充分反应后，剩余1.5体积气体，则原NO体积可能为（ ）
A．4体积B．5体积
C．5.5体积D．3体积
答案 C
解析 本题的关键在于理解剩余的1.5体积气体，可能是一氧化氮，也有可能是氧气。
若是一氧化氮，则氧气全部反应，二氧化氮完全反应用掉了1.5体积氧气，剩余3体积应该被一氧化氮消耗，所以一氧化氮体积为4体积＋1.5体积＝5.5体积；若剩余的为氧气，则此过程中一氧化氮消耗的氧气为1.5体积，所以一氧化氮的体积是2体积。
二、常见的环境污染及其防治
1．常见的环境污染
环境污染
形成原因
主要危害
温室效应
大气中CO2含量不断增加
全球变暖，冰雪融化，释放有毒气体
酸雨
SO2和氮氧化物的排放
土壤酸化，腐蚀建筑物
光化学烟雾
氮氧化物和碳氢化合物的排放
危害人体健康和植物生长
臭氧空洞
氮氧化物和氟氯代烃的排放
地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧
赤潮和水华
含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放
使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华
白色污染
聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃
破坏土壤结构和生态环境
2.SO2和氮的氧化物的吸收、转化
（1）NaOH溶液吸收
SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
（2）氨气吸收
2NH3＋H2O＋SO2===（NH4）2SO3
8NH3＋6NO2
7N2＋12H2O
4NH3＋6NO
5N2＋6H2O
（3）汽车尾气转换器
2CO＋2NO
2CO2＋N2
（4）石灰吸收
CaO＋SO2===CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4
特别提醒
（1）氮的氧化物是造成酸雨和臭氧层空洞的共同污染物。
（2）NO在破坏臭氧层的过程中可发生如下反应：
NO＋O3―→NO2＋O2①
NO2＋O―→NO＋O2②
总反应方程式为2O3===3O2，从整个反应来看NO作催化剂。
（3）NO使人中毒的原理与CO相似，被人吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮血红蛋白，从而使血红蛋白失去运输O2的能力。
例2
下图所示是酸雨的形成示意图。
根据图示回答下列问题。
（1）下列气体容易形成酸雨的是________。
A．CO2B．SO2C．N2D．NO2
（2）现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：
测试时间/h
0
1
2
3
4
雨水的pH
4.73
4.63
4.56
4.55
4.55
分析数据，回答下列问题：
①雨水样品的pH变化的原因是____________________________
________________________________________________________________________（用化学方程式表示）。
②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________（用化学方程式表示）。
（3）下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是________（填字母）。
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫
④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源
A．①②③B．②③④⑤C．①③⑤D．①③④⑤
解析
（1）SO2、NO2易形成酸雨。
（2）①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致：
SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4。
②雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2（或HClO）的反应：
SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl（或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl）。
因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小。
（3）减少酸雨的产生需减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源（如煤的气化和液化），燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源（如氢能、核能等），都是有力措施。
因此①③⑤正确。
答案
（1）BD
（2）①SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4 ②小 Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl（或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl） （3）C
解题反思
（1）pH＜5.6的降雨称酸雨，酸雨分为硫酸型和硝酸型。
（2）CO2不是形成酸雨的物质，不属于“城市空气质量时报”报道的污染物。
（3）酸雨在空气中久置酸性增强的原因是2H2SO3＋O2===2H2SO4，H2SO4酸性强于H2SO3。
变式训练2 空气是人类生存所必需的重要资源。
为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。
下列措施不利于“蓝天工程”建设的是（ ）
A．推广使用燃煤脱硫技术，防治SO2污染
B．实施绿化工程，防止扬尘污染
C．研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染
D．加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应量
答案 D
解析 A、B、C都是可采取的措施，在D中，若加大不可再生资源石油、煤炭的开采，会造成资源缺乏，同时会使空气中的SO2、NOx的含量增加。
解题反思
燃煤脱硫反应原理为SO2＋CaO
CaSO3,2CaSO3＋O2===2CaSO4。
1．近年来，环境问题越来越引起人们的重视。
温室效应、酸雨、臭氧层破坏、赤潮等已经给我们赖以生存的环境带来较大的影响，造成酸雨的主要有害物质是（ ）
A．CO2
B．硫和氮的氧化物
C．含氟化合物
D．化肥和含磷洗衣粉的使用及其污水的排放
答案 B
2．下列物质①氮氧化物 ②未完全燃烧的碳氢化合物 ③含铅化合物 ④二氧化硫 ⑤一氧化碳，其中属于汽车尾气成分的是（ ）
A．①②③④B．①②③⑤
C．②③④⑤D．全部
答案 D
解析 汽车尾气中的成分比较复杂，有不完全燃烧产生的CO、碳氢化合物、碳的固体颗粒，有N2和O2反应产生的NO、NO2，有汽油中的S元素与O2生成的SO2。
3．下列有关环境污染的说法正确的是（ ）
A．燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量
B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康
C．pH在5.6～7之间的降水通常称为酸雨
D．含磷洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染
答案 A
解析 燃煤时加入石灰石发生如下反应：
CaCO3
CaO＋CO2↑，CaO＋SO2
CaSO3及2CaSO3＋O2===2CaSO4，故可减少废气中SO2的含量，A正确；空气中臭氧的体积分数低于10－5%时可加速血液循环令人产生振奋的感觉，但高于此值时则会对人体产生伤害，B不正确；只有雨水的pH<5.6时，才称为酸雨，C不正确；含磷洗涤剂会造成水体污染使水体富营养化，而引起赤潮、水华等现象，D不正确。
4．最新的病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。
下列关于一氧化氮的叙述正确的是（ ）
A．一氧化氮是一种红棕色气体
B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合
C．一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到
D．一氧化氮易溶于水，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。
5．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，这些气体均为无色，但在卫星发射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与H2O反应生成H2和NO2
答案 B
解析 NO是一种极易被空气中O2氧化的气体，产物是红棕色气体NO2。
6.
如图所示，试管中盛装的是红棕色气体（可能是混合物），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，原来试管中盛装的气体不可能是（ ）
A．N2与NO2的混合气体
B．O2与NO2的混合气体
C．NO与NO2的混合气体
D．NO2一种气体
答案 A
[基础过关]
一、氮气的性质
1．下列关于氮气的说法中错误的是（ ）
A．通常情况下N2性质很稳定，所以N2可以在电焊时作保护气
B．N2＋O2
2NO，该反应是汽车尾气造成污染的主要因素之一
C．N2在空气中约占的质量比为
D．在反应3Mg＋N2
Mg3N2中，N2作氧化剂
答案 C
解析 N2很稳定，常用作保护气；但在高温下N2与O2产生的NO易被氧化为NO2，故汽车尾气会造成环境污染；N2在空气中的体积含量约为4/5；N2与金属、H2反应时作氧化剂。
2．下列过程没有起到氮的固定作用的是（ ）
A．N2与O2反应生成NO
B．N2与H2在一定条件下合成氨
C．NH3经催化氧化生成NO
D．豆科植物的根瘤菌将空气中的氮气转化为含氮化合物
答案 C
解析 氮的固定指游离态的氮反应生成化合态的氮，即由N2到化合物。
二、氮的氧化物
3．诺贝尔化学奖曾授予德国化学家GerhardErtl，以表彰他对固体表面化学研究过程中的重大发现。
使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成无毒气体，以减少汽车尾气中有毒气体的排放，正是此项研究的重要应用之一。
下列有关说法不正确的是（ ）
A．CO在铂表面被氧化生成CO2，铂起催化作用
B．汽车尾气中的NOx在铂表面发生反应的产物是N2
C．CO在铂表面可能和O2、NOx反应
D．NOx、CO、CO2均能与人体中的血红蛋白结合
答案 D
解析 CO、NOx在铂表面发生的反应为CO＋NOxCO2＋N2（未配平），也可能是CO与O2反应，此过程中铂作催化剂；CO2不能与人体中的血红蛋白结合。
4．硝酸工业尾气中含有高浓度的NO和NO2，它们都是大气的重要污染物。
已知某厂排放的尾气中NO、NO2的体积比为1∶1，该厂采用NaOH溶液来处理该尾气，处理后所得溶液中只有一种含氮的钠盐。
则该含氮的钠盐中，氮元素的化合价为（ ）
A．－3价B．＋1价
C．＋3价D．＋5价
答案 C
解析 NO、NO2的体积比为1∶1，两者中氮的价态分别为＋2、＋4价，一个升高，一个降低，含氮钠盐中氮的价态是＋3价。
三、氮的氧化物与水的反应
5.按图进行实验。
试管中装有12mLNO，然后间歇而又缓慢地通入8mLO2，下列是有关最终状态的描述：
①试管内气体呈红棕色 ②试管内气体呈无色 ③试管内液面不变 ④试管内液面上升 ⑤试管内气体是O2 ⑥试管内气体是NO。
其中正确的是（ ）
A．①③B．②④⑤
C．②④⑥D．②③⑤
答案 C
解析 根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可得，剩余气体应为NO，体积为
mL，试管内液面上升。
6．把少量的NO2气体通入过量的小苏打溶液中，再使逸出的气体通过装有过氧化钠颗粒的干燥管，最后收集到的气体是（ ）
A．O2B．NO2
C．NO2和O2D．CO2和NO
答案 C
解析 NO2气体与水反应生成HNO3和NO，HNO3与NaHCO3反应生成NaNO3、H2O和CO2。
因此，通入过量的小苏打溶液得到的气体是NO和CO2的混合气体。
此混合气体中的CO2能与Na2O2反应，生成Na2CO3和O2，而O2会氧化NO生成NO2。
发生的反应如下：
6NO2＋2H2O===4HNO3＋2NO,4NaHCO3＋4HNO3===4NaNO3＋4H2O＋4CO2↑，4Na2O2＋4CO2===4Na2CO3＋2O2,2NO＋O2===2NO2。
由于NO与O2物质的量之比为1∶1，氧气过量，故最后收集到的气体是NO2和O2。
7．将amLNO、bmLNO2、xmLO2混合于同一试管里，将试管口倒插于水中，充分反应后试管内气体全部消失，则用a、b表示的x的代数式是（ ）
A．（a＋b）/2B．（2a＋b）/3
C．（3a＋b）/4D．（4a＋b）/5
答案 C
解析 氮的氧化物与O2和H2O反应生成HNO3时，只要满足氮的氧化物中的N与氮的氧化物中的O和O2中O的和的比为2∶5即可全部转化，没有气体剩余。
即：
＝
，解得x＝
。
四、环境污染
8．下列气体①N2；②O2；③NO2；④NO；⑤CO2；⑥CO中，属于大气污染物的是（ ）
A．③④⑥B．①②③④
C．③④⑤⑥D．全部
答案 A
解析 氮的氧化物、硫的氧化物及CO是常见的大气污染物。
9．酸雨形成的最主要原因是（ ）
A．森林遭乱砍滥伐，破坏了生态平衡
B．工业上大量燃烧含硫燃料
C．大气中二氧化碳的含量增多
D．汽车排出大量尾气
答案 B
解析 空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下就形成酸雨。
酸雨的形成主要是由于空气中SO2和NOx的增多。
在我国主要是SO2的增多。
空气中SO2的主要来源是①化石燃料（煤和石油产品）的燃烧；②含硫矿石的冶炼；③硫酸、磷肥、纸浆厂的工业废气。
目前，由于汽车用的燃料汽油、柴油等都经过了脱硫处理，所以形成酸雨的最主要原因是工业上大量燃烧含硫燃料。
10．C、N、S的氧化物中许多是工业上重要的化工原料，但是当它们分散到空气中时，会带来很多环境问题。
下列有关这些元素的氧化物说法不正确的是（ ）
A．开发太阳能、水能、风能、氢能等新能源将有利于减少这些氧化物的产生
B．这些氧化物使雨水的pH＜7，我们把pH＜7的雨水称之为酸雨
C．N与S的氧化物还能直接危害人的身体健康，引发呼吸道疾病
D．“温室效应”与二氧化碳的排放有着直接的关系
答案 B
解析 正常雨水为CO2的饱和溶液，其pH为5.6，pH小于5.6的雨水才为酸雨。
[能力提升]
11．据记载：
1952年2月，美国某城市雾大无风，家庭和工厂排出的烟雾经久不散，大气中SO2的含量高达3.8mg·m－3。
造成4天之内死亡人数约4000人。
紧跟下来的日子里又有8000多人死亡。
回答：
（1）流经该城市的主要河道也因此而受到污染，引起鱼类死亡，此种类型大气污染形成与________有关。
（2）目前防止这种污染的一种比较有效的方法是用直升飞机喷撒白垩粉（CaCO3）以降解其污染，其有关化学方程式为_______________________________________
________________________________________________________________________。
（3）用仪器A、B和胶管组成装置收集NO气体。
（①仪器A已经经过气密性检查；②除水外不能选用其他试剂）。
正确的操作步骤是_________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）酸雨
（2）SO2＋H2OH2SO3，
H2SO3＋CaCO3===CaSO3＋H2O＋CO2↑，
2CaSO3＋O2===2CaSO4
（3）在A中加满水盖紧瓶塞，用胶管连接b和c接口，由a导入NO气体，水通过b和c排入B中
解析 本题是以二氧化硫的污染与防治为中心的环保问题。
对学生进行爱护环境和自我保护意识的教育，酸雨引起了水污染，造成鱼类死亡，而造成酸雨的罪魁祸首是SO2，防止SO2污染的方法有很多，可以使用氨水、亚硫酸钠溶液或者CaCO3等物质对SO2进行处理。
（3）NO是一种易被氧化的气体，所以要用排水法收集，而且气体应是短进长出。
12．汽车尾气（含烃类、CO、SO2与NO等物质）是城市空气的污染源之一。
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Pt、Pd合金作催化剂），它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循
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