5.2.1氮?dú)馀c氮的氧化物（原卷版）

第二節(jié)氮及其化合物（1）氮?dú)馀c氮的氧化物【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握氮?dú)獾慕Y(jié)構(gòu)、氮?dú)獾男再|(zhì)及氮的固定2、熟悉氮的氧化物，重點(diǎn)理解NO和NO2性質(zhì)，會(huì)進(jìn)行氮的氧化物溶于水的計(jì)算3、熟悉氮的氧化物對(duì)環(huán)境及人類健康的影響一、氮?dú)馀c氮的固定1、氮元素的位置、結(jié)構(gòu)氮的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，位于元素周期表的周期、第族。氮原子的最外電子層有電子，既不容易得到3個(gè)電子，也不容易失去5個(gè)電子。因此，氮原子一般通過與其他原子相互結(jié)合構(gòu)成物質(zhì)。2、氮元素的存在既有游離態(tài)，又有化合態(tài)。氮元素在自然界中主要以氮分子的形式存在于空氣中(N2約占空氣總體積的78%、總質(zhì)量的75%)，部分氮元素存在于動(dòng)植物體內(nèi)的中，還有部分氮元素存在于土壤、海洋里的和銨鹽中。3、氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)N2是一種氣體，ρ(N2)ρ(空氣)，難溶于水4、氮?dú)獾姆肿咏Y(jié)構(gòu)電子式：，結(jié)構(gòu)式：；氮氮鍵鍵能很大，難斷裂，通常情況下，氮?dú)獾幕瘜W(xué)性很質(zhì)，不易與其他物質(zhì)反應(yīng)5、氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)常溫下氮?dú)夂芊€(wěn)定，N2的化學(xué)性質(zhì)很不活潑，很難與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，但這種穩(wěn)定是相對(duì)的，在一定條件下(如：高溫、放電、點(diǎn)燃)，也能跟某些物質(zhì)(如：H2、O2、Mg等)發(fā)生反應(yīng)(1)與氫氣反應(yīng)生成NH3：。(2)與氧氣在放電或高溫條件下生成NO：，(在閃電時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng))，(在汽車引擎中會(huì)發(fā)生反應(yīng))(3)與活潑金屬M(fèi)g反應(yīng)：。6、氮?dú)獾挠猛?1)工業(yè)上合成氨，制硝酸(2)代替稀有氣體作焊接金屬時(shí)的保護(hù)氣，以防止金屬被空氣氧化(3)在燈泡中填充氮?dú)庖苑乐规u絲被氧化或揮發(fā)(4)保存糧食、水果等食品，以防止腐爛(5)醫(yī)學(xué)上用液氮作冷凍劑，以便在冷凍麻醉下進(jìn)行手術(shù)(6)高科技利用液氮制造低溫環(huán)境，使某些超導(dǎo)材料獲得超導(dǎo)性能7、氮?dú)獾闹品?1)實(shí)驗(yàn)室制法：加熱NH4Cl飽和溶液和NaNO2晶體的混合物：，(2)工業(yè)制法：工業(yè)上從液態(tài)空氣中，利用液態(tài)氮的沸點(diǎn)比液態(tài)氧的沸點(diǎn)低加以分離而制得氮?dú)?、氮的固定(1)概念：將大氣中的氮轉(zhuǎn)化為的過程，叫做氮的固定(2)氮的固定有三種途徑=1\*GB3①自然固氮：自然通過閃電釋放的能量將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含氮的化合物=2\*GB3②生物固氮：豆科植物根瘤菌將N2轉(zhuǎn)化成氨=3\*GB3③人工固氮：人類通過控制條件，將氮?dú)庋趸蜻€原為氮的化合物，最重要的人工固氮途徑是。自然界中氮的循環(huán)二、氮的氧化物氮元素有+1、+2、+3、+4、+5價(jià)，五種正價(jià)對(duì)應(yīng)六種氧化物：：。其中和分別是HNO2和HNO3的酸酐1、一氧化二氮(N2O)：俗稱笑氣，常作麻醉劑2、一氧化氮(NO)(1)物理性質(zhì)：無色、無味的有毒的氣體，密度比空氣略大，難溶于水(2)實(shí)驗(yàn)室制法：，只能用排水法收集(3)化學(xué)性質(zhì)：既有氧化性又有還原性，以還原性為主=1\*GB3①易被O2氧化為NO2而變紅棕色：(收集NO氣體必須用排水集氣法，NO的檢驗(yàn)方法)(4)對(duì)人體、環(huán)境的影響：①與結(jié)合，使人中毒②轉(zhuǎn)化成NO2，形成酸雨、光化學(xué)煙霧3、三氧化二氮(N2O3)：亞硝酸的酸酐，可與水作用生成亞硝酸，。4、二氧化氮(NO2)(1)物理性質(zhì)：有剌激性氣味的有毒氣體，易溶于水且與水能發(fā)生反應(yīng)(2)實(shí)驗(yàn)室制法：，只能用排空氣法收集(3)化學(xué)性質(zhì)：既有氧化性又有還原性，以氧化性為主，NO2能氧化SO2、KI等物質(zhì)=1\*GB3①與SO2的反應(yīng)：NO2＋SO2=SO3＋NO=2\*GB3②與碘化鉀溶液的反應(yīng)：NO2＋2KI=2KNO2＋I(xiàn)2(NO2能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙為藍(lán))=3\*GB3③與水的反應(yīng)：，=4\*GB3④與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)：，=5\*GB3⑤與N2O4相互轉(zhuǎn)化：2NO2N2O4【微點(diǎn)撥】由于NO2氣體和溴蒸氣都為氣體，都能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰垼逭魵夂蚇O2通入NaOH溶液均形成無色溶液。故不能用淀粉碘化鉀試紙或NaOH溶液來區(qū)別NO2氣體和溴蒸氣，可用來區(qū)別。(4)對(duì)人體、環(huán)境的影響：形成酸雨、光化學(xué)煙霧(6)NO2、NO溶于水的實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論如圖所示，在一支50mL的注射器里充入20mLNO，然后吸入5mL水，用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器無明顯現(xiàn)象NO于水打開彈簧夾，快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾注射器中氣體由色變?yōu)椋⑸淦魅酉蛞苿?dòng)NO與空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)生成紅棕色的NO2：。振蕩注射器注射器中氣體由色變?yōu)樯?，注射器塞子繼續(xù)向移動(dòng)NO2與水發(fā)生反應(yīng)生成了無色的NO：。5、四氧化二氮(N2O4)：無色氣體，易液化，與NO2相互轉(zhuǎn)化，N2O42NO26、五氧化二氮(N2O5)：硝酸的酸酐，可與水作用生成硝酸，N2O5＋H2O=2HNO37、氮氧化物對(duì)環(huán)境的污染和防治(1)氣態(tài)的氮氧化物幾乎都是劇毒性物質(zhì)，都是大氣污染物，在太陽輻射下還會(huì)與碳?xì)浠锓磻?yīng)形成光化學(xué)煙霧(2)空氣中氮氧化物的來源：空氣中的NO、NO2主要來源于煤和石油的燃燒、汽車尾氣、硝酸工廠的廢氣等(3)常見的污染類型=1\*GB3①光化學(xué)煙霧：氮氧化物(NxOy)和碳?xì)浠衔?CxHy)在大氣環(huán)境中受到強(qiáng)烈的太陽紫外線照射后，發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，主要生成光化學(xué)氧化劑(主在是O3)及其他多種復(fù)雜的化合物，這是一種新的二次污染物，統(tǒng)稱為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡。光化學(xué)煙霧主要發(fā)生在陽光強(qiáng)烈的夏、秋季節(jié)=2\*GB3②酸雨：NOx排入大氣中后，與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2，隨雨雪降到地面，就有可能形成酸雨=3\*GB3③破壞臭氧層：NO2可使平流層中的臭氧減少，導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加=4\*GB3④水體污染：水體富營養(yǎng)化(4)常見的NOx尾氣處理方法=1\*GB3①堿液吸收法：，。NO2、NO的混合氣能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是：n(NO2)≥n(NO)。一般適合工業(yè)尾氣中NOx的處理=2\*GB3②催化轉(zhuǎn)化：在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)或NOx與CO在一定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理三、氮的氧化物和氧氣、水的反應(yīng)與計(jì)算類型1、NO2(或NO2與N2的混合氣體)溶于水1、計(jì)算依據(jù)：①。例1、將20ml充滿NO和NO2的混合氣體的試管倒立于盛水的水槽中，充分反應(yīng)后，剩余氣體的體積變?yōu)?0ml，求原混合氣體中NO和NO2各占多少毫升？類型2、NO2和O2的混合氣體溶于水1、計(jì)算依據(jù)：2、討論法：由總反應(yīng)可知V(NO2)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶1，恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余,＜4∶1，O2過量，剩余氣體為O2,＞4∶1，NO2過量，剩余氣體為NO))例2、將充滿NO2和O2的混合氣體的量筒倒置于水中，充分反應(yīng)后，保持氣體壓強(qiáng)不變，水進(jìn)入至量筒體積的一半處停止了，則原混合氣體中NO2和O2的體積比是多少？類型3、NO和O2的混合氣體溶于水1、計(jì)算依據(jù)：2、討論法：由總反應(yīng)③可知V(NO)∶V(O2)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4∶3，恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余,＞4∶3，剩余氣體為NO,＜4∶3，剩余氣體為O2))例3、一定條件下，將等體積的NO和O2混合于一試管中，然后將試管倒立于盛有水的水槽中，充分反應(yīng)后剩余氣體的體積與原混合氣體的體積之比是多少？類型4、NO、NO2和O2三種混合氣體同時(shí)通入水中1、計(jì)算依據(jù)：2、假設(shè)法：假設(shè)NO2與水先反應(yīng)，按反應(yīng)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，求出生成NO的體積，再加上原混合氣體中NO的體積，得NO的總體積，最后按反應(yīng)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3進(jìn)行計(jì)算例4、常溫下盛有10mlNO2和10mlNO組成的混合氣體的大試管倒立于水中，當(dāng)緩緩?fù)ㄈ隣2一段時(shí)間后，試管內(nèi)殘留2ml氣體，則通入O2體積可能為多少毫升？四、酸雨及防治1、SO2、NOx的主要來源、危害和防治(1)來源=1\*GB3①SO2：主要來源于和某些含硫的金屬礦物的燃燒或冶煉=2\*GB3②NOx：主要來源于機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的尾氣(2)SO2、NOx對(duì)人體的危害=1\*GB3①SO2與NOx會(huì)引起疾病，危害人體健康，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使人死亡=2\*GB3②溶于水形成酸雨(3)防治=1\*GB3①調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展清潔能源=2\*GB3②研究煤的脫硫技術(shù)，改進(jìn)燃燒技術(shù)，減少二氧化硫和氮氧化物的排放=3\*GB3③加強(qiáng)工廠廢氣的回收處理=4\*GB3④改進(jìn)汽車尾氣的處理技術(shù)，控制尾氣排放2、酸雨(1)概念：pH的雨水(2)成因：主要是大氣中SO2和NO2的溶于雨水形成的(3)類型=1\*GB3①硫酸型：SO2→H2SO3→H2SO4，化學(xué)方程式：。=2\*GB3②硝酸型：NO2→HNO3，化學(xué)方程式：。(4)危害=1\*GB3①直接損傷農(nóng)作物，破壞森林、草原，使土壤、湖泊酸化=2\*GB3②會(huì)加速建筑物、橋梁、工業(yè)設(shè)備、運(yùn)輸工具及通信電纜的腐蝕(5)酸雨防治=1\*GB3①工業(yè)廢氣排放到大氣中之前，必須進(jìn)行適當(dāng)處理，防止有害物質(zhì)污染大氣=2\*GB3②減少化石燃料的直接燃燒，如脫硫處理【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】1、下列關(guān)于N2的說法中錯(cuò)誤的是()A．通常情況下N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，所以N2可在電焊時(shí)作保護(hù)氣B．N2＋O2eq\o(=,\s\up9(高溫))2NO，該反應(yīng)是汽車尾氣造成污染的主要原因之一C．N2在空氣中約占空氣總質(zhì)量的eq\f(4,5)D．在反應(yīng)：3Mg＋N2eq\o(=,\s\up9(點(diǎn)燃))Mg3N2中，N2作氧化劑2、下列反應(yīng)屬于氮的固定的是()①N2和H2在一定條件下合成NH3②NO2和H2O反應(yīng)生成HNO3和NO③Mg在N2中燃燒生成Mg3N2④NO被空氣氧化為NO2A．①②B．②③C．①③D．①④【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】1、最新的病毒學(xué)研究證實(shí)，一氧化氮對(duì)SARS病毒有直接抑制作用。下列關(guān)于一氧化氮的敘述正確的是()A．一氧化氮是一種紅棕色氣體B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C．一氧化氮可由氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l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、已知某廠排放的尾氣中NO、NO2的體積比為1∶1，該廠采用NaOH溶液來處理該尾氣，處理后所得溶液中只有一種含氮的鈉鹽。則該含氮的鈉鹽中，氮元素的化合價(jià)為()A．－3B．＋1C．＋3D．＋53、發(fā)射衛(wèi)星的運(yùn)載火箭，其推進(jìn)劑引燃后發(fā)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生的大量高溫氣體從火箭尾部噴出。引燃后產(chǎn)生的高溫氣體主要是CO2、H2O、N2、NO，這些氣體均為無色，但在衛(wèi)星發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)看到火箭噴出大量紅煙。產(chǎn)生紅煙的原因是()A．高溫下N2遇空氣生成NO2B．NO遇空氣生成NO2C．CO2與NO反應(yīng)生成CO和NO2D．NO和H2O反應(yīng)生成H2和NO24、下列關(guān)于NO和NO2的說法正確的是()A．NO2是紅棕色氣體，易溶于水，屬于酸性氧化物B．NO2可由N2和O2直接化合得到C．NO和NO2均既可以用排空氣法收集又可以用排水法收集D．NO和NO2在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化5、諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)曾授予德國化學(xué)家GerhardErtl，以表彰他對(duì)固體表面化學(xué)研究過程中的重大發(fā)現(xiàn)。使CO、NOx等在鉑表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成無毒氣體，以減少汽車尾氣中有毒氣體的排放，正是此項(xiàng)研究的重要應(yīng)用之一。下列有關(guān)說法不正確的是()A．CO在鉑表面被氧化生成CO2，鉑起催化作用B．汽車尾氣中的NOx在鉑表面發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物是N2C．CO在鉑表面可能和O2、NOx反應(yīng)D．NOx、CO、CO2均能與人體中的血紅蛋白結(jié)合【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】1、酸雨形成的最主要原因是()A．森林遭亂砍濫伐，破壞了生態(tài)平衡B．工業(yè)上大量燃燒含硫燃料C．大氣中二氧化碳的含量增多D．汽車排出大量尾氣2、下列污染現(xiàn)象主要與二氧化硫有關(guān)的是()A．酸雨B．光化學(xué)煙霧C．臭氧層空洞 D．溫室效應(yīng)【課后作業(yè)】1、將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化成氮的化合物的過程稱為固氮。能實(shí)現(xiàn)人工固氮的是()A．雷雨天閃電B．NH3催化氧化制NOC．豆科植物根瘤菌D．工業(yè)合成氨2、關(guān)于氮?dú)獾男再|(zhì)說法中錯(cuò)誤的是()A．氮在自然界中既以游離態(tài)存在又以化合態(tài)存在B．通常情況下，氮?dú)庑再|(zhì)很不活潑C．可在氧氣中燃燒生成一氧化氮D．大氣、陸地和水體中的氮元素在不停地進(jìn)行著氮的循環(huán)3、在二氧化氮被水吸收的反應(yīng)中，發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)的物質(zhì)的量之比是()A．3∶1B．1∶3C．1∶2 D．2∶14、下列關(guān)于NO的敘述正確的是()A．NO易溶于水，所以可用排空氣法收集B．NO是一種有刺激性氣味的紅棕色氣體C．常溫常壓下，含等質(zhì)量氧元素的NO和CO的體積相等D．NO不能通過化合反應(yīng)獲得5、下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．①B．②⑤C．④D．③④6、濕潤的淀粉碘化鉀試紙接觸某氣體而顯藍(lán)色，該氣體可能是下列氣體中的()①Cl2②NO2③H2S④SO2⑤溴蒸氣⑥HClA．①③④B．①②⑤C．①②⑥D(zhuǎn)．②④⑥7、常溫下，將充滿等體積混合氣體的試管倒立在水槽中，試管內(nèi)氣體體積不會(huì)明顯減少的是()①②③④⑤⑥NO、O2NO2、O2CO、O2NH3、O2Cl2、SO2N2、NOA．③⑥B．④⑤C．②③ D．①④8、將盛有N2和NO2混合氣體的試管倒立于水中，經(jīng)過足夠長的時(shí)間后，試管內(nèi)氣體的體積縮小為原來的一半，則原混合氣體中N2和NO2的體積比是()A．1∶1B．1∶2C．1∶3D．3∶19、空氣是人類生存所必需的重要資源。為改善空氣質(zhì)量而啟動(dòng)的“藍(lán)天工程”得到了全民的支持。下列措施不利于“藍(lán)天工程”建設(shè)的是()A．推廣使用燃煤脫硫技術(shù)，防治SO2污染B．實(shí)施