学年高中化学第四章非金属及其化合物第三节第2课时氮的氧化物大气污染物学案新人教版必修1.docx
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学年高中化学第四章非金属及其化合物第三节第2课时氮的氧化物大气污染物学案新人教版必修1
第2课时 氮的氧化物 大气污染物
[核心素养发展目标] 1.从氮的氧化物的类别及氮的化合价的角度认识氮的氧化物的主要性质、用途，体会性质决定用途的核心理念。
2.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，熟知氮的氧化物溶于水的反应。
3.知道氮的氧化物、SO2是主要的大气污染物及防治措施，理解硫酸型酸雨的成因，搞好环境保护。
一、一氧化氮和二氧化氮的性质
1．一氧化氮的性质
NO为无色无味的有毒气体，难溶于水，具有还原性，易被氧化：
2NO＋O2===2NO2。
故只能用排水法收集。
2．二氧化氮的性质
（1）NO2为红棕色、有刺激性气味的气体，有毒，溶于水时与水发生歧化反应：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
故只能用向上排空气法收集。
（2）NO2能与NaOH溶液反应，化学方程式为2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。
NO和NO2都不是酸性氧化物，NO与碱、酸都不能反应生成盐和水，属于不成盐氧化物；NO2与碱溶液发生氧化还原反应生成两种盐，也不属于酸性氧化物。
例1
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。
【考点】氮的氧化物
【题点】一氧化氮的性质
例2
（2019·天水一中期末）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．－3B．＋1C．＋3D．＋5
答案 C
解析 体积比为1∶1的NO、NO2通入NaOH溶液中只生成一种产物，反应后的化合价应介于＋2价和＋4价之间，应为＋3价，发生反应的化学方程式为NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。
【考点】氮的氧化物
【题点】氮的氧化物的相关综合
二、氮的氧化物和氧气、水的反应与计算
1．反应原理
①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
②2NO＋O2===2NO2
由方程式①×2＋②得：
③4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
由方程式①×2＋②×3得：
④4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
2．计算类型
例3
将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比是（ ）
A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶1
答案 C
解析 将试管倒立于水中，只有NO2和H2O反应，生成的NO与不反应的N2为剩余气体。
设原混合气体的体积为V，NO2的体积为x，根据差量法求解：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV减
312
x
解得：
x＝
，V（N2）＝V－
＝
，故
＝
。
【考点】氮的氧化物溶于水的反应及应用
【题点】氮的氧化物溶于水的计算
例4
一定条件下，将等体积的NO和O2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为原总体积的（ ）
A.
B.
C.
D.
答案 C
解析 NO、O2、H2O之间的反应，先判断是否过量，若过量，找出剩余的气体，计算其体积是多少，最后算出剩余气体的体积占原总体积的分数。
由方程式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3计算，NO和O2等体积混合，剩余O2
体积，是原混合气体的
。
【考点】氮的氧化物溶于水的反应及应用
【题点】氮的氧化物溶于水的计算
三、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
例5
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。
【考点】常见的环境污染与防治
【题点】酸雨的形成与防治
例6
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、煤的开采，会造成资源缺乏，同时会使空气中SO2、NOx的含量增加。
【考点】常见的环境污染与防治
【题点】大气污染及其防治
相关链接
常见的环境污染
环境污染（或对环境的不良影响）
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，冰川融化
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
一氧化氮和二氧化氮都是有毒气体，重要的化学反应有
（1）2NO＋O2===2NO2。
（2）3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
（3）4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
（4）4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）氮元素可形成五种价态的氧化物，其中＋4价的有NO2和N2O4两种（ ）
（2）NO和NO2的颜色、气味、水溶性不同，但它们都是有毒的气体（ ）
（3）NO具有较强的还原性，在空气中极易被氧化（ ）
（4）将盛满NO的试管打开塞子置于空气中，无色气体变为红棕色（ ）
（5）NO2易溶于水生成HNO3，故NO2是酸性氧化物（ ）
（6）NO2与H2O反应时，NO2作氧化剂，H2O作还原剂（ ）
（7）pH<7的降雨均为酸雨（ ）
（8）温室效应主要是空气中SO2的含量升高造成的（ ）
（9）严格控制汽车尾气的排放，可有效减少氮氧化物对大气的污染（ ）
（10）光化学烟雾主要是由SO2造成的（ ）
答案
（1）√
（2）√ （3）√ （4）√ （5）× （6）× （7）× （8）× （9）√ （10）×
【考点】氮的氧化物
【题点】氮的氧化物的相关综合
2．依据下列描述，可判断某气体一定不是NO2的是（ ）
A．某气体为红棕色
B．某无色气体遇到空气后变为红棕色
C．某气体易液化
D．某气体密度大于空气
答案 B
解析 遇到空气后变为红棕色的无色气体为NO。
【考点】氮的氧化物
【题点】二氧化氮的性质
3．对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是（ ）
A．氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C．NO2是氧化剂，H2O是还原剂
D．在反应中若有6molNO2参与反应时，有3mol电子发生转移
答案 A
【考点】氮的氧化物
【题点】二氧化氮的性质
4．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，经过足够的时间后，试管内气体体积缩小为原体积的
，则原混合气体中N2和NO2气体的体积比是（ ）
A．2∶3B．3∶2
C．3∶5D．5∶3
答案 A
【考点】氮的氧化物溶于水的反应及应用
【题点】氮的氧化物溶于水的计算
5．下列有关环境污染的说法不正确的是（ ）
A．燃煤时加入适量生石灰，可减少废气中SO2的量
B．pH在5.6～7之间的降水通常称为酸雨
C．光化学烟雾的形成主要与NOx和碳氢化合物有关
D．含磷洗涤剂会导致水体污染
答案 B
【考点】常见的环境污染与防治
【题点】环境污染与防治
6．氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。
（1）用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ①，
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O ②。
在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。
在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
（2）在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。
写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：
____________________________________________________。
答案
（1）NO2 NO 1∶1
（2）8NH3＋6NO2
7N2＋12H2O
【考点】氮的氧化物
【题点】氮的氧化物的相关综合
题组一 氮气与氮的氧化物
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。
【考点】氮气和氮的固体
【题点】氮气的性质与用途
2．在二氧化氮被水吸收的反应中，发生还原反应和氧化反应的物质的量之比是（ ）
A．3∶1B．1∶3
C．1∶2D．2∶1
答案 C
解析 二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，氧化剂和还原剂都是二氧化氮，发生还原反应和氧化反应的物质的量之比为1∶2。
【考点】氮的氧化物
【题点】二氧化氮的性质
3．（2019·扶余市一中期末）下列关于NO的叙述正确的是（ ）
A．NO易溶于水，所以可用排空气法收集
B．NO是一种有刺激性气味的红棕色气体
C．常温常压下，含等质量氧元素的NO和CO的体积相等
D．NO不能通过化合反应获得
答案 C
解析 NO易于被氧气氧化，不能使用排空气法收集；NO是一种无色无味的气体；常温常压下，NO能与空气中的氧气直接化合生成二氧化氮。
故选C。
【考点】氮的氧化物
【题点】一氧化氮的性质
4．下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是（ ）
A．氮的氧化物都是酸性氧化物
B．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性
C．NO2与H2O反应生成HNO3，所以NO2是酸性氧化物
D．NO和NO2均有毒
答案 D
解析 NO、NO2等不是酸性氧化物；N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性；NO2与H2O反应生成HNO3时N的价态发生了变化，故NO2不是酸性氧化物。
【考点】氮的氧化物
【题点】氮的氧化物的相关综合
5．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。
【考点】氮的氧化物
【题点】氮的氧化物的相关综合
题组二 氮的氧化物溶于水的反应及应用
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，原来试管中盛装的不可能是什么气体（ ）
A．氮气与二氧化氮的混合气体
B．氧气与二氧化氮的混合气体
C．一氧化氮与二氧化氮的混合气体
D．二氧化氮一种气体
答案 A
解析 氮气不溶于水，在溶液中不能与氧气反应，水不能完全充满试管；氧气与二氧化氮混合倒立水面通入氧气，混合气体完全溶解，水充满试管；一氧化氮与二氧化氮混合倒立水面通入氧气，气体完全溶解，水充满试管；二氧化氮倒立水面通入氧气，气体完全溶解，水充满试管。
【考点】氮的氧化物
【题点】氮的氧化物溶于水的实验
7．在一定条件下，将m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器内，充分反应后，容器内残留
体积的气体，该气体与空气接触后变为红棕色，则m与n的比值为（ ）
A．3∶2B．2∶3C．8∶3D．3∶8
答案 C
解析 气体与空气接触后变为红棕色，说明反应后NO是过量的。
NO和氧气同时通入水中的化学方程式是4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，所以参加该反应的NO是
，所以氧气的体积是
×
＝n，所以m与n的比值为8∶3。
【考点】氮的氧化物
【题点】氮的氧化物溶于水的计算
8．（2019·兰州一中检测）将盛有1molNO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反应后，整个试管充满水。
则原混合气体中NO与NO2体积比为（ ）
A．1∶2B．3∶7C．2∶5D．无法确定
答案 B
解析 设1molNO和NO2的混合气体中有amolNO和（1－a）molNO2，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得：
a＋
＝0.4，解得a＝0.3，因此V（NO）∶V（NO2）＝3∶7，故选B。
【考点】氮的氧化物
【题点】氮的氧化物溶于水的计算
题组三 常见的环境污染及防治
9．我国城市环境中的大气污染主要是（ ）
A．二氧化碳、氯化氢、酸雨
B．二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、烟尘
C．二氧化氮、一氧化碳、氯气
D．二氧化硫、二氧化碳、氮气、粉尘
答案 B
解析 常见的大气污染物是氮的氧化物、硫的氧化物、一氧化碳及烟尘。
【考点】二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
【题点】大气污染物及其来源
10．下列污染现象主要与二氧化硫有关的是（ ）
A．酸雨B．光化学烟雾
C．臭氧层空洞D．温室效应
答案 A
解析 光化学烟雾主要是由汽车排出的氮氧化物、碳氢化合物等造成的；臭氧层空洞是由氟氯代烃等的排放引起的；温室效应主要是由大气中CO2含量的不断增加造成的。
【考点】常见的环境污染与防治
【题点】环境污染与保护
11．以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要来源对应正确的是（ ）
选项
氧化物
环境问题
主要来源
A
CO2
酸雨
化石燃料的燃烧
B
SO2
光化学烟雾
汽车尾气的排放
C
NO2
温室效应
工厂废气的排放
D
CO
CO中毒
燃料的不完全燃烧
答案 D
解析 A项，二氧化碳是造成温室效应的气体，造成酸雨的气体是二氧化硫及氮氧化物，错误；B项，氮的氧化物是造成光化学烟雾的气体，错误；C项，二氧化碳是造成温室效应的气体，错误；D项，CO有毒，主要来自燃料的不完全燃烧，正确。
【考点】常见的环境污染与防治
【题点】环境污染与保护
12．在碳、氮、硫的氧化物中，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的说法，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．氮与硫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 正常雨水为二氧化碳的饱和溶液，其pH为5.6，pH小于5.6的雨水才为酸雨。
【考点】常见的环境污染与防治
【题点】环境污染与保护
13．某化学学习小组为探究NO2和SO2的反应，特进行如下实验（如下图所示）。
（1）图1两集气瓶中________（填“上”或“下”）瓶颜色深。
（2）图2中反应的现象是_____________________________________________________。
（3）图3中“有红棕色气体产生”说明SO2和NO2反应的产物中有______，说明NO2在该反应中显________性。
（4）由图2和图3中的现象写出NO2和SO2反应的化学方程式：
__________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）下
（2）两气体混合后，颜色消失 （3）NO 氧化 （4）NO2＋SO2===NO＋SO3
解析 图3中反应生成的气体遇空气显红棕色，说明图2中反应生成了NO，即NO2和SO2反应，NO2转化为NO，表现氧化性，而SO2则表现还原性，被氧化，S元素化合价升高，只能变成＋6价，应转化为SO3。
【考点】氮的氧化物
【题点】氮的氧化物的相关综合
14．（2019·甘肃省天水一中期末）下表是某城市某日空气质量报告：
污染指数
首要污染物
空气质量级别
空气质量状况
55
SO2
Ⅱ
良
该市某校研究性学习小组对表中首要污染物SO2导致酸雨的成因进行探究。
实验一：
用下图所示装置进行实验。
（1）A装置的作用是________。
（2）实验过程中，B装置内石蕊试纸的颜色没有发生变化，C装置内湿润的蓝色石蕊试纸变成________色，说明SO2与水反应生成一种酸。
（3）D装置的作用是________________，写出反应的化学方程式____________________。
实验二：
（4）往盛有水的烧杯中通入SO2气体，测得所得溶液的pH________（填“＞”“＝”或“＜”）7，然后每隔1h测定其pH，发现pH逐渐变小，直至恒定。
说明烧杯中溶液被空气中的氧气最终氧化成________。
（5）查阅资料：
SO2形成酸雨的另一途径：
SO2与空气中的O2在飘尘的作用下反应生成SO3，SO3溶于降水生成H2SO4。
在此过程中飘尘作________。
探究结论：
SO2与空气中的氧气、水反应生成硫酸而形成酸雨。
该市可能易出现酸雨。
（6）酸雨造成的危害是：
________________________________________________________。
（7）汽车排放的尾气，硝酸、化肥等工业生产排出的废气中都含有氮的氧化物，氮的氧化物溶于水最终转化为________，是造成酸雨的另一主要原因。
（8）提出建议：
该市汽车数量剧增，为了减少汽车尾气造成的污染，建议市政府推广使用混合型汽油，即往汽油中按一定比例加入________（填“水”或“乙醇”）。
答案
（1）干燥
（2）红 （3）吸收SO2气体 SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O （4）< 硫酸 （5）催化剂 （6）腐蚀建筑物或金属制品 （7）硝酸 （8）乙醇
解析
（1）浓硫酸有吸水性，可以吸收二氧化硫中的水蒸气，所以浓硫酸的作用为：
干燥二氧化硫气体。
（2）装置B内蓝色石蕊试纸虽然与二氧化硫气体接触，但却不变色，可以说明二氧化硫气体不能使干燥的蓝色试纸变色；C装置内二氧化硫与水形成亚硫酸，酸能使湿润的蓝色石蕊试纸变红色。
（3）为了防止二氧化硫污染空气，用氢氧化钠溶液吸收；反应的化学方程式是SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。
（4）SO2与空气中的O2在飘尘的作用下反应生成SO3，而飘尘的质量和性质在反应前后不发生变化，说明此过程中飘尘作催化剂。
（7）氮的氧化物在空气中：
2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，所以氮的氧化物溶于水最终转化为硝酸。
【考点】常见的环境污染与防治
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