人教版化學(xué)必修一講義第4章第3節(jié)課時(shí)2氮的氧化物和大氣污染W(wǎng)ord版含答案

課時(shí)2氮的氧化物和大氣污染目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解N2、NO、NO2的主要性質(zhì)及應(yīng)用。(變化觀念與科學(xué)探究)2.了解SO2、NOx對(duì)大氣的污染與防治。(社會(huì)責(zé)任)3.了解NO、NO2與O2混合溶于水的簡(jiǎn)單計(jì)算。(模型認(rèn)知)一、氮?dú)馀c氮的氧化物1．物理性質(zhì)N2NONO2色態(tài)無色氣體無色氣體紅棕色氣體氣味無味無味刺激性氣味密度比空氣的小比空氣的大比空氣的大溶解性(H2O)難溶難溶易溶毒性無毒有毒有毒2.化學(xué)性質(zhì)(1)N2通常情況下很穩(wěn)定，在高溫或放電條件下與O2反應(yīng)的方程式為N2＋O2eq\o(=,\s\up10(放電或高溫),\s\do10())2NO。(2)NO與NO2①常溫下，NO在空氣中的現(xiàn)象是無色變紅棕色，方程式為2NO＋O2=2NO2。②把一支充滿NO2氣體的試管倒置在水槽中，現(xiàn)象為試管中的水液面逐漸上升，紅棕色氣體逐漸變淺至無色，最終液面上升至試管容積的eq\f(2,3)，反應(yīng)方程式為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。農(nóng)業(yè)上有句諺語(yǔ)是“雷雨發(fā)莊稼”，該過程發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)？提示：N2＋O2eq\o(=,\s\up10(放電))2NO,2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。二、SO2、NO2對(duì)大氣的污染1．SO2和NO2的主要來源、危害和防治2．酸雨(1)概念：pH<5.6的降雨。(2)成因：主要是大氣中的SO2、NO2溶于水形成的。(3)類型(寫出反應(yīng)化學(xué)方程式)：①硫酸型：SO2→H2SO3→H2SO4?；瘜W(xué)方程式：SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2=2H2SO4。②硝酸型：NO2→HNO3。化學(xué)方程式：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。(4)危害①直接破壞農(nóng)作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化。②加速建筑物、橋梁、工業(yè)設(shè)備、運(yùn)輸工具及電信電纜的腐蝕。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)N2很穩(wěn)定，不能與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。 ()(2)收集NO或NO2均可用向上排空氣法。 ()(3)NO2與H2O反應(yīng)可生成HNO3，故NO2為HNO3的酸性氧化物。 ()(4)pH<7的雨水稱為酸雨。 ()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×2．SO2和NO2是主要的大氣污染物。下列措施不能有效防止大氣污染的是()A．將機(jī)動(dòng)車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)從國(guó)家Ⅱ號(hào)標(biāo)準(zhǔn)提高到國(guó)家Ⅲ號(hào)標(biāo)準(zhǔn)B．采用強(qiáng)氧化劑將SO2氧化為SO3再排放到大氣中C．采用原煤脫硫技術(shù)，降低燃煤中硫的含量D．向燃煤中加入適量石灰石，減少燃燒產(chǎn)物中SO2的量[答案]B3．形成酸雨的原理之一可簡(jiǎn)單表示如下：回答下列問題：(1)酸雨的pH________5.6(填“>”“<”或“＝”)。(2)D物質(zhì)的化學(xué)式為________。(3)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為_________________________。(4)接收的酸雨pH減小的理由__________________________(寫化學(xué)方程式)。[答案](1)<(2)H2SO3(3)2SO2＋O22SO3(4)2H2SO3＋O2=2H2SO4NO2與NO的相互轉(zhuǎn)化及實(shí)驗(yàn)探究NO2能溶于H2O并發(fā)生反應(yīng)，為了使NO2盡可能被H2O吸收，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟，以探究NO2被H2O吸收的程度。①將盛滿NO2氣體的試管倒置于盛水的水槽中，如圖甲所示。甲②制備一定量的O2。③將制得的O2緩慢通入步驟①的試管中，如圖乙所示。乙1．步驟①中發(fā)生NO2與H2O的反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，使紅棕色氣體逐漸消失，試管內(nèi)水位不斷上升，最后水充滿整個(gè)試管的eq\f(2,3)，上部為無色氣體，占試管容積的eq\f(1,3)。2．步驟③中發(fā)生2NO＋O2=2NO2,3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，試管內(nèi)無色氣體變?yōu)榧t棕色，后又變?yōu)闊o色，氣體體積逐漸減小，液面不斷上升至充滿。繼續(xù)通O2，液面又下降。1.如圖所示，試管中盛裝的是紅棕色氣體，當(dāng)?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r(shí)，試管內(nèi)水面上升，但不能充滿試管，當(dāng)向試管內(nèi)鼓入氧氣后，可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升，經(jīng)過多次重復(fù)后，試管內(nèi)完全被水充滿，對(duì)原試管中盛裝氣體的說法正確的是()①可能是N2與NO2的混合氣體②可能是NO2氣體③可能是NO與NO2的混合氣體④只可能是NO2一種氣體A．①②B．②③C．③④D．①④B[是紅棕色氣體，那么一定有二氧化氮的存在，與水反應(yīng)后生成一氧化氮，所以沒有充滿試管，繼續(xù)通入氧氣，最終充滿試管，則①肯定錯(cuò)誤；如果為少量氧氣和大量二氧化氮的混合氣體時(shí)②可以成立；③中通入足量的氧氣，NO也可以全部被吸收。]常見環(huán)境污染的形成原因與危害環(huán)境污染形成原因主要危害溫室效應(yīng)大氣中CO2含量的不斷增加全球變暖，冰雪融化，海平面上升等酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤酸化，腐蝕建筑物等光化學(xué)煙霧氮氧化物和碳?xì)浠衔锏呐欧盼：θ梭w健康和植物生長(zhǎng)等臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烴的排放地球上的生物受太陽(yáng)紫外線的傷害加劇赤潮和水華含氮、磷等營(yíng)養(yǎng)成分的生活污水和工、農(nóng)業(yè)廢水的任意排放使藻類過度繁殖，水質(zhì)惡化，發(fā)生在海水中為赤潮，淡水中為水華白色污染聚乙烯等塑料的大量使用，任意丟棄破壞土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境等科學(xué)探究——SO2、NOx的吸收處理(1)NaOH溶液吸收SO2＋2NaOH=Na2SO3＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH=NaNO2＋NaNO3＋H2O。(2)氨氣吸收2NH3＋H2O＋SO2=(NH4)2SO3；8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up10(一定條件))7N2＋12H2O；4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up10(一定條件))5N2＋6H2O。(3)汽車尾氣轉(zhuǎn)換器2CO＋2NOeq\o(=,\s\up10(催化劑))2CO2＋N2。(4)石灰吸收CaO＋SO2=CaSO3、2CaSO3＋O2=2CaSO4。2．下列說法不正確的是()A．SO2是大氣污染物之一，主要來自化石燃料的燃燒和工廠排放的廢氣B．汽車的排氣管上裝有“催化轉(zhuǎn)化器”，可使有毒的CO和NO反應(yīng)生成N2和CO2C．向煤中加入適量石灰石，使煤燃燒產(chǎn)生的SO2最終生成CaSO4，可減少對(duì)大氣的污染D．大量燃燒化石燃料排放的廢氣中含CO2、SO2，從而使雨水的pH＝5.6，形成酸雨D[雨水的pH<5.6時(shí)才是酸雨，D錯(cuò)誤。]3．酸雨是對(duì)降水呈酸性(pH小于5.6)的統(tǒng)稱。下列說法錯(cuò)誤的是()A．空氣中的SO2溶于水，最終形成酸雨B．汽車排放的尾氣、硝酸廠和化肥廠的廢氣都含有氮氧化物C．燃煤中加入CaO可以減少酸雨的形成及溫室氣體的排放D．為了減少酸雨的形成，必須減少SO2的排放量，對(duì)燃料脫硫處理[答案]C1NO在破壞臭氧層的過程中可發(fā)生如下反應(yīng)：NO＋O3→NO2＋O2NO2＋O→NO＋O2總反應(yīng)方程式為O3＋O→2O2，從整個(gè)反應(yīng)來看NO作催化劑。2NO使人中毒的原理與CO相似，被人吸入后與血紅蛋白結(jié)合生成一氧化氮血紅蛋白，從而使血紅蛋白失去運(yùn)輸O2的能力。系列微專題4：NO2、NO與O2混合溶于水的有關(guān)計(jì)算1．相關(guān)反應(yīng)原理3NO2＋H2O=2HNO3＋NO ①2NO＋O2=2NO2 ②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3 ③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3 ④2．氮的氧化物溶于水的三種類型(1)NO2氣體：NO2氣體溶于水時(shí)僅涉及反應(yīng)①：剩余氣體為NO。(2)NO2和O2的混合氣體：NO2和O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)③：x＝eq\f(VNO2,VO2)0<x<eq\f(4,1)x＝eq\f(4,1)x>eq\f(4,1)反應(yīng)情況O2過量，剩余氣體為O2恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余NO2過量又發(fā)生反應(yīng)①，只剩余NO(3)NO和O2的混合氣體：NO、O2的混合氣體溶于水時(shí)涉及反應(yīng)④：x＝eq\f(VNO,VO2)0<x<eq\f(4,3)x＝eq\f(4,3)x>eq\f(4,3)反應(yīng)情況O2過量，剩余O2恰好完全反應(yīng)，無氣體剩余NO過量，剩余NO【典例】將VmLNO和NO2的混合氣體通過水吸收后，得到amL無色氣體A，將此無色氣體A與等體積O2混合，再通過水充分吸收后，收集到5mL無色氣體B。試回答：(1)A氣體是________，B氣體是________。(2)A氣體的體積是________。【思路點(diǎn)撥】(根據(jù)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可知B為O2)。[解析](1)NO2溶于水生成NO，故A為NO，NO與O2通入水中發(fā)生反應(yīng)：4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，二者等體積時(shí)，O2過量，故B為O2；(2)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO343amLeq\f(3a,4)mL依題意：a－eq\f(3a,4)＝5，a＝20。[答案](1)NOO2(2)20mL1．將40mLNO2和NO的混合氣體通入倒立于水槽中盛滿水的試管里，充分反應(yīng)后試管中剩余20mL氣體，則原混合氣體中NO2和NO的體積比為()A．2∶1B．1∶1C．3∶1D．1∶1C[3NO2＋H2O=2HNO3＋NOΔV3mL1mL2mLV(NO2)(40mL－20mL)eq\f(3mL,2mL)＝eq\f(VNO2,40mL－20mL)，解得V(NO2)＝30mL所以原混合氣體中V(NO)＝40mL－30mL＝10mL，因此V(NO)2∶V(NO)＝30mL∶10mL＝3∶1。]2．同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的兩種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2?，F(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中，充分反應(yīng)后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關(guān)系正確的是()A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2C．V2>V3>V1 D．V3>V1>V2D[可假設(shè)試管體積均為2V，則每種氣體的體積均為V；當(dāng)?shù)怪糜谒壑袝r(shí)：①中有反應(yīng)：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，則剩余氣體的體積V1＝eq\f(4,3)V；②中有反應(yīng)：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，則剩余O2的體積V2＝eq\f(3,4)V；③中氣體與水不反應(yīng)，故試管中氣體體積V3＝2V。綜上所述，V3>V1>V2。]1．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→NOA．①B．②C．④D．③C[該題有兩個(gè)要求：(1)必須加入氧化劑；(2)通過一步反應(yīng)就能完成。反應(yīng)①、③、④從化合價(jià)角度來看都是升高，但反應(yīng)①N2→NO2不能通過一步反應(yīng)完成；而反應(yīng)③NO2→HNO3雖然氮的化合價(jià)升高，但不加氧化劑也能完成，如3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，在該反應(yīng)中，NO2既是氧化劑又是還原劑；只有反應(yīng)④N2→NO必須加入氧化劑且通過一步反應(yīng)就能完成。]2．下列關(guān)于NO和NO2的敘述正確的是()A．NO是一種紅棕色氣體B．常溫常壓下，NO不能與空氣中的氧氣直接化合C．含等質(zhì)量的氧元素的NO和CO的物質(zhì)的量相等D．NO2可用排水法收集C[解答本題要抓住NO易被氧化、NO2易與水反應(yīng)的特點(diǎn)。NO是無色的氣體，A錯(cuò)誤。常溫常壓下，NO易與空氣中的氧氣直接化合生成NO2，B錯(cuò)誤。NO2能與水反應(yīng)，故不能用排水法收集，D錯(cuò)誤。]3．一定條件下，將等體積的NO和O2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于水槽中，充分反應(yīng)后剩余氣體的體積為原總體積的()A．eq\f(1,4)B．eq\f(3,4)C．eq\f(1,8)D．eq\f(3,8)C[設(shè)原NO的體積為aL，則4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，aLeq\f(3,4)aLeq\f(a－\f(3,4)a,2a)＝eq\f(1,8)。]4．下列有關(guān)環(huán)境污染的說法不正確的是()A．燃煤時(shí)加入適量生石灰，可減少?gòu)U氣中SO2的量B．pH在5.6～7之間的降水通常稱為酸雨C．光化學(xué)煙霧的形成與NOx和碳?xì)浠衔镉嘘P(guān)D．含磷洗滌劑的大量使用和任意排放會(huì)導(dǎo)致水體污染[答案]B5．氮氧化物進(jìn)入大氣后，不僅會(huì)形成硝酸型酸雨，還可能形成光化學(xué)煙霧，因此必須對(duì)含有氮氧化物的廢氣進(jìn)行處理。(1)用氫氧化鈉溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應(yīng)的化學(xué)