整理《《氮气与氮的氧化物》精品讲义》优秀教案.docx

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整理《《氮气与氮的氧化物》精品讲义》优秀教案

氮气与氮的氧化物

【学习目标】

1、掌握氮气的结构、氮气的性质及氮的固定

2、熟悉氮的氧化物，重点理解NO和NO2性质，会进行氮的氧化物溶于水的计算

3、熟悉氮的氧化物对环境及人类健康的影响

【主干知识梳理】

一、氮气与氮的固定

1、氮元素的位置、结构

氮的原子结构示意图为，位于元素周期表的第二周期、第ⅤA族。

氮原子的最外电子层有5个电子，既不容易得到3个电子，也不容易失去5个电子。

因此，氮原子一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质

2、氮元素的存在

既有游离态，又有化合态。

氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空气中N2约占空气总体积的78%、总质量的75%，部分氮元素存在于动植物体内的蛋白质中，还有部分氮元素存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中

3、氮气的物理性质

N2是一种无色、无味的气体，ρN2＜ρ空气，难溶于水

4、氮气的分子结构

电子式：

，结构式：

N≡N；氮氮键很难断裂，通常情况下，氮气的化学性很质稳定、不活泼，不易与其他物质反应

5、氮气的化学性质

常温下氮气很稳定，N2的化学性质很不活泼，很难与其它物质发生反应，但这种稳定是相对的，在一定条件下如：

高温、放电、点燃，也能跟某些物质如：

H2、O2、Mg等发生反应

1与氢气反应生成NH3：

N2＋3H2

2NH3

2与氧气在放电或高温条件下生成NO：

N2＋O22NO在闪电时会发生反应

N2＋O2

L的注射器里充入2021LNO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器

无明显现象

NO不溶于水

打开弹簧夹，快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹

注射器中气体由无色变为红棕色，注射器塞子向左移动

NO与空气中的O2发生反应生成红棕色的NO2：

2NO＋O2===2NO2

振荡注射器

注射器中气体由红棕色变为无色，注射器塞子继续向左移动

NO2与水发生反应生成了无色的NO：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

5、四氧化二氮N2O4：

无色气体，易液化，与NO2相互转化，N2O42NO2

6、五氧化二氮N2O5：

硝酸的酸酐，可与水作用生成硝酸，N2O5＋H2O===2HNO3

7、氮氧化物对环境的污染和防治

1气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，都是大气污染物，在太阳辐射下还会与碳氢化物反应形成光化学烟雾

2空气中氮氧化物的源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等

3常见的污染类型

①光化学烟雾：

氮氧化物NO和碳氢化合物CH在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后，发生复杂的化学反应，主要生成光化学氧化剂主在是O3及其他多种复杂的化合物，这是一种新的二次污染物，统称为光化学烟雾。

光化学烟雾刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡。

光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节

②酸雨：

NO排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面，就有可能形成酸雨

③破坏臭氧层：

NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加

④水体污染：

水体富营养化

4常见的NO尾气处理方法

①碱液吸收法：

2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

NO2、NO的混合气能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是：

nNO2≥nNO。

一般适合工业尾气中NO的处理

②催化转化：

在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体N2或NO与CO在一定温度下催化转化为无毒气体N2和CO2。

一般适用于汽车尾气的处理

【对点训练2】

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

2、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

3、发射卫星的运载火箭，其推进剂引燃后发生剧烈反应，产生的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NO2B．NO遇空气生成NO2

C．CO2与NO反应生成CO和NO2D．NO和H2O反应生成H2和NO2

4、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　　

A．可能是N2与NO2的混合气体B．可能是O2与NO2的混合气体

C．不可能是NO与NO2的混合气体D．只能是NO2一种气体

5、下列关于NO和NO2的说法正确的是　　

A．NO2是红棕色气体，易溶于水，属于酸性氧化物

B．NO2可由N2和O2直接化合得到

C．NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集

D．NO和NO2在一定条件下可以相互转化

6、诺贝尔化学奖曾授予德国化学家GerhardErt，以表彰他对固体表面化学研究过程中的重大发现。

使CO、NO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NO在铂表面发生反应的产物是N2

C．CO在铂表面可能和O2、NO反应

D．NO、CO、CO2均能与人体中的血红蛋白结合

三、氮的氧化物和氧气、水的反应与计算

类型1、NO2或NO2与N2的混合气体溶于水

1、计算依据：

①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

例1、将2021满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积变为10m，求原混合气体中NO和NO2各占多少毫升？

类型2、NO2和O2的混合气体溶于水

1、计算依据：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①

2NO＋O2===2NO2②

由方程式①×2＋②得：

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③

2、讨论法：

由总反应③可知

VNO2∶VO2

例2、将充满NO2和O2的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒体积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和O2的体积比是多少？

类型3、NO和O2的混合气体溶于水

1、计算依据：

2NO＋O2===2NO2①

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO②

由方程式①×3＋②×2得：

4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3③

2、讨论法：

由总反应③可知

VNO∶VO2

例3、一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水的水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少？

类型4、NO、NO2和O2三种混合气体同时通入水中

1、计算依据：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3

2、假设法：

假设NO2与水先反应，按反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，求出生成NO的体积，再加上原混合气体中NO的体积，得NO的总体积，最后按反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行计算

例4、常温下盛有10mNO2和10mNO组成的混合气体的大试管倒立于水中，当缓缓通入O2一段时间后，试管内残留2m气体，则通入O2体积可能为多少毫升？

四、酸雨及防治

1、SO2、NO的主要SO2：

主要物的燃烧或冶炼

②NO：

主要O2、NO对人体的危害

①SO2与NO会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严重时会使人死亡

②溶于水形成酸雨

3防治

①调整能源结构，发展清洁能源

②研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放

③加强工厂废气的回收处理

④改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放

2、酸雨

1概念：

o·L－1B．

mo·L－1C．

mo·L－1D．

mo·L－1

10、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．②④⑤C．②④⑥D．②③⑤

11、将盛有30mLNO和NO2混合气体的试管倒置于放满水的水槽中，最后试管中气体的体积是2021L，则原混合气体中NO的体积是　　

A．24mLB．15mLC．18mLD．12mL

12、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

13、在一定温度和压强下，将一容积为15mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛有水的水槽中。

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，则通入O2的体积为　　

A．mLB．mLC．mLD．mL

14、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

15、将盛有1moNO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入moO2，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

16、在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体同温同压下，则原混合气体中氧气的体积为　　

A．B．C．3mLD．4mL

17、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

18、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

19、以下非金属氧化物与其引起的环境问题及主要

氧化物

环境问题

主要

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

2021一支盛有amLNO和bmLNO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入amLO2，问：

1若a＝b，则充分反应后试管内气体体积为________mL

2若a＜b，则充分反应后试管内气体体积为________mL

3若a＞b，则充分反应后试管内气体体积为________mL

21、氮氧化合物用NO表示是大气污染的重要因素，根据NO的性质特点，开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。

1用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。

已知：

4NH3＋6NO

L碳酸钠溶液吸收，所得盐的物质的量分别为________、________，该碳酸钠溶液的物质的量浓度为_____mo/L

【氮气与氮的氧化物】答案

【对点训练1】

1、C。

解析：

N2在空气中约占空气总体积的

，C错误

2、D。

解析：

氮气的化学性质很稳定，在通常情况下不燃烧，也不支持燃烧，不能供给呼吸，A项正确；液氮汽化吸热，可用于制造低温环境，B项正确；氮气的化学性质很稳定，可用作焊接金属的保护气，C项正确；氮气与氢气生成氨气的反应中，N的化合价从0降低到－3，作氧化剂，D项错误。

]

3、A。

解析：

→NH3过程中氮元素由0价变为－3价，被还原。

B工业合成氨的过程属于人工固氮。

年，德国化学家维勒首次利用无机物氰酸铵合成了尿素；而含氮的有机物也可以直接分解为无机物。

2＋O2

，NO2：

15m

例2、2:

3

例3、1:

8

例4、12m或

【对点训练4】

1、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NO的增多。

在我国主要是SO2的增多。

空气中SO2的主要的燃烧；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

2、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。

【课后作业】

1、D

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、C。

解析　该题有两个要求：

1必须加入氧化剂；2通过一步反应就能完成。

反应①、③、④从化合价角度来看都是升高，但反应①N2→NO2不能通过一步反应完成；而反应③NO2→HNO3虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能完成，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成。

7、B。

解析：

显蓝色表明接触过程中发生氧化还原反应生成了单质I2。

其反应如下：

①C2＋2KI===I2＋2KC，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，HNO3将KI氧化成I2，⑤Br2＋2KI===I2＋2KBr。

8、A。

解析：

NO、O2倒扣在水槽中发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，HNO3易溶于水会导致试管内气体体积会明显减少水面明显上升；NO2、O2倒扣在水槽中发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，会导致试管内气体体积会明显减少水面明显上升；CO、O2倒扣在水槽中不发生反应，故试管内气体体积不会明显减少；NH3、O2倒扣在水槽中，氨气极易溶于水会导致试管内气体体积会明显减少水面明显上升；C2、SO2倒扣在水槽中发生反应C2＋SO2＋2H2O===2HC＋H2SO4，会导致试管内气体体积会明显减少水面明显上升；N2、NO倒扣在水槽中均不溶于水且不与水反应，故试管内气体体积不会明显减少，则本题选A。

9、C。

解析：

根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，当NO2和O2体积比为4︰1时，二者恰好完全与水反应，此时水能充满整个烧瓶。

设烧瓶容积为V，则混合气体的物质的量n混＝

mo，nNO2＝

×

mo。

据上述方程式可知：

生成硝酸的物质的量nHNO3＝

×

mo，则cHNO3＝

＝

mo·L－1。

10、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。

11、B。

解析：

NO2与水反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，设原混合气体中NO与NO2的体积分别为、，则据题意，剩余气体体积2021L是原NO气体与上述反应生成的NO气体的总体积，列方程即可得NO和NO2体积都是15mL。

12、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，根据差量法求解：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　　ΔV减

312

解得：

＝

，VN2＝V－

＝

，故

＝

。

13、C。

解析：

15mLNO2与水反应后生成5mLNO，根据反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，使5mLNO完全被氧化需O2体积为5mL×

＝mL。

据题意，通入的O2应过量5mL，则共需通入O2mL。

14、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。

15、B。

解析：

设1moNO和NO2的混合气体中有amoNO和1－amoNO2，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得：

a＋

＝，解得a＝，因此VNO∶VNO2＝3∶7，故选B。

16、AD。

解析：

首先分析剩余的2mL气体有两种可能。

如果剩余2mLO2，则VNO2＝

×12－2mL＝8mL，则混合气中：

VO2＝12mL－8mL＝4mL。

若剩余的2mL气体是NO，则混合气中的VO2＝12mL－2mL×3×

＝。

17、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、NO的含量增加。

18、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。

19、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。

20210　2

　3

解析：

1根据反应：

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3,4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，amLNO和bmLNO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入amLO2，若a＝b，对于两个反应中的气体均会转化为硝酸，所以试管中气体的体积是0；2若a＜b，则二氧化氮会有剩余，amLNO消耗氧气是

mL，所以剩余二氧化氮是b－amL，根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则生成NO的体积是

；3若a＞b，则此时一氧化氮和二氧化氮均参加了的反应，氧气会剩余，根据反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，amLNO和bmLNO2气体消耗氧气的体积是：

，所以剩余氧气的体积是：

。

21、11∶3

2①2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O②NaNO2

3①Na2CO3＋2NO2===NaNO3＋NaNO2＋CO2②NaNO3：

　NaNO2：

　·L－1

解析：

1设NO的体积为VNO，NO2的体积为VNO2，依据方程式知，处理NO需NH3：

VNO，处理NO2需NH3：

VNO2，则

解得VNO＝

VNO2＝

VNO∶VNO2＝1∶3。

2①生成两种钠盐，必然是NO2的歧化反应，依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。

②NO中氮的化合价为＋2价，NO2中氮的化合物为＋4价，二者1∶1混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据电子守恒可知，钠盐中氮的化合价为＋3，即为NaNO2。

3②nNO2＝，nNO＝

＋

＋

===

＋CO2

则单独与Na2CO3反应的NO2为－＝

＋

===

＋

＋CO2

所以共生成NaNO3：

，NaNO2：

cNa2CO3＝

＝·L－1。