精选教育第四章 第三节 第2课时doc.docx
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精选教育第四章第三节第2课时doc
第2课时 二氧化氮和一氧化氮 大气的污染
学习目标
核心素养建构
1.了解NO、NO2的性质。
2．了解SO2、NO、NO2对环境质量的影响。
3．能对NO、NO2、O2溶于水进行简单计算。
[知识梳理]
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
比空气的略小
比空气的略大
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。
【自主思考】
1．农业上有句谚语是“雷雨发庄稼”，该过程发生了哪些化学反应？
提示 N2＋O2
2NO，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
2．把一支充满NO2气体的试管倒置在水槽中充分反应后有什么现象？
提示 由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知：
当NO2与H2O充分反应后，试管内气体变为无色，且剩余气体占试管体积的1/3。
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
【自主思考】
3．收集到的酸雨样品，放置时间稍长，酸性反而越强，原因是什么？
提示 酸雨中的H2SO3为中强酸，易被O2氧化为酸性强的H2SO4。
[效果自测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
（1）空气中N2的体积分数约为78%。
（ ）
（2）N2在高温条件与O2发生燃烧生成NO。
（ ）
（3）NO在空气中易转化为红棕色NO2。
（ ）
（4）NO2与H2O的反应，NO2只作氧化剂。
（ ）
（5）空气质量日报报道的大气污染物是CO2、SO2、氮氧化物、固体悬浮颗粒。
（ ）
（6）pH<7的降雨均为酸雨。
（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）√ （4）× （5）× （6）×
2．为除去混入NO中的少量NO2，应将气体通过（ ）
A．Na2CO3溶液B．NaHCO3溶液
C．H2OD．浓硫酸
解析 通过A、B两项都会生成CO2，导致带入新的杂质；H2SO4不和NO2反应；由反应：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，水洗可除去NO中的NO2。
答案 C
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
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。
答案 B
4．回答下列问题。
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）酸雨对雕像的腐蚀
（2）SO2＋H2O
H2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4，
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2H＋＋CaCO3===Ca2＋＋H2O＋CO2
（3）CaO＋SO2===CaSO3，2CaSO3＋O2===2CaSO4
探究一、氮的氧化物溶于水的计算
【探究讨论】
1．请写出NO2气体溶于水的反应，分析产生的NO气体与通入的NO2气体的体积关系。
提示 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，产生NO是通入NO2的
。
2．若把NO2与O2的混合气体同时通入水中时反应原理是什么？
剩余气体的情况呢？
若是NO与O2的混合气体呢？
提示 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，2NO＋O2===2NO2，剩余气体可能是O2，也可能是NO。
2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
剩余气体可能是O2或NO。
【点拨提升】
氮的氧化物溶于水的计算规律
1．相关反应原理
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①
2NO＋O2===2NO2②
由方程式①×2＋②得：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③
由方程式①×2＋②×3得：
4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④
2．氮的氧化物溶于水的三种类型：
（1）NO2气体：
NO2气体溶于水时仅涉及反应①，剩余气体为NO。
（2）NO2和O2的混合气体：
NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③，
x＝
0＜x＜
x＝
x＞
反应情况
O2过量并剩余
恰好完全反应
NO2过量又发生反应①，剩余NO
（3）NO和O2的混合气体：
NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应④：
x＝
0＜x＜
x＝
x＞
反应情况
O2过量并剩余
恰好完全反应
NO过量并剩余
特别提醒：
当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若上述两种气体与O2混合通入水中时，O2得电子，且得失电子数必须相等，这是电子守恒法解答此类题目的依据。
3．利用原子个数比分析氮氧化物与氧气的混合气体溶于水
方程式：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3和4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3中的“4NO2＋O2”和“4NO＋3O2”从组成上均相当于“N2O5”的组成，也就是N、O的原子个数比符合2∶5时，氮的氧化物和氧气均无剩余，这两种情况均可利用混合气体中N、O的原子个数比来分析：
N（N）∶N（O）
【典题例证1】 将40mLNO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管里，充分反应后试管中剩余20mL气体，则原混合气体中NO2和NO的体积比为（ ）
A．2∶1B．1∶1
C．3∶1D．1∶1
解析
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ΔV
3mL1mL2mL
V（NO2） （40mL－20mL）
＝
，解得V（NO2）＝30mL
所以原混合气体中V（NO）＝40mL－30mL＝10mL，因此V（NO2）∶V（NO）＝30mL∶10mL＝3∶1。
答案 C
【学以致用1】 将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2mL气体分别是（ ）
A．1.2mL，NOB．2.4mL，O2
C．3.5mL，O2D．4mL，NO
解析 解题依据的化学反应原理为
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
设O2的体积为x。
剩余的气体有两种可能：
①若剩O2，则V剩＝x－
（12mL－x）＝2mL，
解得x＝4mL，选项B、C不正确。
②若剩NO，则V剩＝
[（12mL－x）－4x]＝2mL，解得x＝1.2mL，选项D不正确。
答案 A
探究二、常见的环境污染及其防治
【探究讨论】
1．酸雨的产生与什么有关？
造成怎样的危害？
提示 酸雨的产生与SO2、NO2有关。
土壤酸化、腐蚀建筑物等危害。
2．氮氧化物会引起哪种类型的空气污染？
提示 光化学烟雾、酸雨等。
【点拨提升】
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。
【典题例证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．SO2
C．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．②③④⑤
C．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＋H2O
H2SO3 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。
答案
（1）BD
（2）①SO2＋H2O
H2SO3，2H2SO3＋O2===2H2SO4 ②小 Cl2＋2H2O＋SO2===H2SO4＋2HCl（或H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl） （3）C
【学以致用2】 酸雨是对降水呈酸性（pH小于5.6）的统称。
下列说法错误的是（ ）
A．空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨
B．汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物
C．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
D．为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃料脱硫处理
解析 工业废水任意排放引起江河湖泊污染，而酸雨是由于SO2和NO2溶于水引起的。
答案 C
1．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
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，汽油中的抗爆剂是含铅的化合物。
答案 D
2．环保部门测得某市空气里的成分有①N2，②O2，③CO2，④Ar，⑤SO2，⑥NO2，⑦可吸入碳颗粒。
其中导致酸雨的是（ ）
A．③⑤⑥B．⑤⑥
C．④⑤⑦D．除①②以外
解析 SO2、NO2易形成酸雨。
答案 B
3．一定条件下，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（ ）
A．1/4B．3/4
C．1/8D．3/8
解析 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3；若NO和O2都取4体积，则反应后剩余O21体积，所以充分反应后剩余气体的体积约为原总体积的
。
答案 C
4．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：
按图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶NO气体。
（1）打开止水夹，推动针筒活塞，使O2进入烧瓶。
关上止水夹，首先观察到烧瓶中的现象：
____________________________________________________
_______________________________________________________________。
产生此现象的化学反应方程式为：
_____________________________________
________________________________________________________________。
（2）轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象为
①____________________________________________________________；
②____________________________________________________________；
产生此现象的化学反应方程式为____________________________________
______________________________________________________________。
答案
（1）烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NO＋O2===2NO2
（2）①烧杯中红棕色气体又变为无色
②烧杯中水倒吸到烧瓶中（或烧瓶中液面上升）
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
课时作业
基础巩固
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
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。
答案 C
2．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。
下列说法正确的是（ ）
A．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维
B．向煤中加入适量石灰石，在燃烧时SO2最终生成CaSO3，可减少对大气的污染
C．汽车的排气管上装有“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2
D．大量燃烧化石燃料排放的废气中含大量CO2、SO2，造成大气污染，从而使雨水pH＝5.6
解析 光导纤维主要材料为SiO2，A错误；B项中最终生成CaSO4，错误；CO2不形成酸雨，D错误。
答案 C
3．下列说法中，正确的是（ ）
A．NO2能与水反应生成硝酸，故NO2为酸性氧化物
B．除去O2中混有的NO2，可将混合气体通过水，将NO2溶解
C．NO2与溴蒸气的鉴别可用NaOH溶液，溶于NaOH溶液得无色溶液的是NO2，得橙色溶液的为溴蒸气
D．NO2是大气污染物之一
解析 A项前后无因果关系，故A项错误；除去O2中混有的NO2，将混合气体通过水，NO2溶解的同时又生成新的杂质NO且NO又能与O2反应，故B项错误；NO2、溴蒸气分别与NaOH溶液作用均得无色溶液，所以NaOH溶液无法将NO2与溴蒸气区别开，C项错误。
答案 D
4．如图所示，夹子开始处于关闭状态，将液体A滴入试管②与气体B充分反应，打开夹子，发现试管①内的水立刻沸腾了。
则液体A和气体B的组合不可能是下列的（ ）
A．亚硫酸钠溶液、氯气
B．水、二氧化氮
C．水、一氧化氮
D．氢氧化钠溶液、二氧化碳
解析 ①中水沸腾说明①中气体压强减小，在C项中水与NO不反应，不能使气体压强减小。
答案 C
5．下列因果关系错误的是（ ）
选项
原因
结果
A
植树造林
温室效应
B
SO2和NO2大量排放
酸雨
C
汽车尾气的排放
光化学烟雾
D
含氮、磷等生活废水的大量排放
赤潮
解析 温室效应是CO2引起的，植树造林能降低大气中的CO2的浓度，缓解温室效应；B项，SO2和NO2等酸性气体的大量排放，会导致酸雨；C项，汽车尾气中含氮氧化物、碳氢化合物，可引起光化学烟雾；D项，氮、磷等营养元素可使水体富营养化，引起赤潮。
答案 A
6．把3体积的NO2气体，依次通过下列3个分别装有足量①NaHCO3饱和溶液，②浓硫酸，③Na2O2的装置后，用排水法把残留气体收集到集气瓶中，集气瓶内气体应是（同温同压下测定）（ ）
A．1体积NO
B．2体积NO2和0.5体积O2
C．2体积O2
D．0.25体积O2
解析 本题涉及的化学过程如下：
NO2
第①步生成2体积CO2、1体积NO；第②步得到干燥的2体积CO2、1体积NO；第③步得到1体积NO2、
体积O2；第④步通入水中发生反应：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，故氧气过量，最终剩余0.25体积氧气。
答案 D
7．汽车尾气装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物
B．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．催化转化的总反应为2NO＋O2＋4CO
4CO2＋N2
解析 反应过程中NO、O2为氧化剂，N2为还原产物；汽车尾气中的N2不是污染物；NO和O2的反应不需要催化剂；根据题中的图示，可将反应的过程分成如下两步写：
2NO＋O2===2NO2，2NO2＋4CO===N2＋4CO2，将两步反应式合并可得总反应式为2NO＋O2＋4CO
4CO2＋N2。
答案 D
8．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
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之和的物质的量比为2∶5即可全部转化，没有气体剩余。
即：
＝
，解得x＝
。
答案 C
9．形成酸雨的原理之一可简单表示如下：
回答下列问题：
（1）酸雨的pH________5.6（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（2）D物质的化学式为________。
（3）反应②的化学方程式为_________________________________________。
（4）现有某地含C酸雨水样1m3，其中c（H＋）＝0.005mol·L－1，若用生石灰处理该水样至中性，理论上需生石灰________kg。
解析 A为SO2，B为SO3，C为H2SO4，D为H2SO3，
第（4）中CaO～H2SO4～2H＋
0.056kg 2mol
m（CaO） 0.005mol·L－1×1×103L
解得：
m（CaO）＝0.14kg。
答案
（1）＜
（2）H2SO3 （3）2SO2＋O2
2SO3
（4）0.14
能力提升
10．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_____________________________________________
___________________________________________________________。
解析 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。
答案
（1）酸雨
（2）SO2＋H2O
H2SO3，
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
11．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环的无毒气体，并促使汽油充分燃烧及SO2的转化。
（1）写出NO与CO通过催化转换器发生反应的化学方程式：
_____________________________________________________________
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