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文檔簡介
第21講氮氣、氮氧化物及硝酸1.了解氮及其氧化物的主要性質(zhì)和應(yīng)用,了解氮氧化物對環(huán)境的影響。2.掌握硝酸的性質(zhì)和應(yīng)用??键c一考點二考點一1.氮元素的存在與氮的固定
N2+3H22NH3【師說·助學(xué)】
Mg3N2遇水劇烈反應(yīng),生成氫氧化鎂和氨氣。3.氮的氧化物(1)氮有多種價態(tài)的氧化物在氮的氧化物中,屬于酸性氧化物的有____________。(2)NO、NO2的比較氮元素的價態(tài)+1+2+3+4+5氧化物的化學(xué)式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5
NONO2物理性質(zhì)無色氣體,難溶于水通常為紅棕色、有刺激性氣味的氣體與O2反應(yīng)2NO+O2===2NO2不反應(yīng)與H2O反應(yīng)不反應(yīng)3NO2+H2O===2HNO3+NO收集方法排水法向上排空氣法N2O3、N2O5【師說·助學(xué)】
驗證NO的方法:遇O2(或空氣)無色氣體變?yōu)榧t棕色,該氣體為NO。4.氮氧化物對環(huán)境的影響及尾氣處理方法(1)對環(huán)境的影響①光化學(xué)煙霧:NOx在紫外線作用下,與碳氫化合物發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。②酸雨:NOx排入大氣中后,與水反應(yīng)生成
HNO2和HNO3隨雨雪降到地面。③破壞臭氧層:NOx可使平流層中的臭氧減少,導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。④NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。(2)常見的NOx尾氣處理方法①堿液吸收法工業(yè)尾氣中的
NOx常用堿液吸收處理,NO2、
NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全吸收的條件是n(NO2)≥n(NO)。②催化轉(zhuǎn)化法在催化劑、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?!疽族e診斷】判斷正誤,錯誤的說明理由。1.固氮反應(yīng)一定屬于氧化還原反應(yīng):___________________________________________________________。2.NO中的NO2雜質(zhì)氣體,可通過盛有水的洗氣瓶除去:___________________________________________________________。3.CO、NO、NO2都是大氣污染氣體,在空氣中都穩(wěn)定存在:___________________________________________________________。4.N2與O2在放電條件下直接化合成NO2:___________________________________________________________。正確。正確。錯誤。NO易被空氣中的氧氣氧化,NO2易與空氣中的水蒸氣反應(yīng)。錯誤。N2與O2在放電條件下直接化合成NO。【教考銜接】典例1[2021·河北卷,4]硫和氮及其化合物對人類生存和社會發(fā)展意義重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的環(huán)境問題也日益受到關(guān)注,下列說法正確的是(
)A.NO2和SO2均為紅棕色且有刺激性氣味的氣體,是酸雨的主要成因B.汽車尾氣中的主要大氣污染物為NO、SO2和PM2.5C.植物直接吸收利用空氣中的NO和NO2作為肥料,實現(xiàn)氮的固定D.工業(yè)廢氣中的SO2可采用石灰法進行脫除答案:D解析:NO2是紅棕色且有刺激性氣味的氣體,而SO2是無色有刺激性氣味的氣體,A錯誤;汽車尾氣的主要大氣污染物為C與N的氧化物,如NOx和CO等,B錯誤;氮的固定是指將游離態(tài)的氮元素轉(zhuǎn)化為化合態(tài),且植物可吸收土壤中的銨根離子或硝酸根離子作為肥料,不能直接吸收空氣中的氮氧化物,C錯誤;工業(yè)廢氣中的SO2可采用石灰法進行脫除,如加入石灰石或石灰乳均可進行脫硫處理,D正確。
答案:D
【對點演練】考向一氮氧化物對環(huán)境的影響1.汽車排放的尾氣中含有NO2,NO2是城市大氣污染的主要污染物之一。在日光照射下,NO2發(fā)生一系列光化學(xué)煙霧的循環(huán)反應(yīng),從而不斷產(chǎn)生O3,加重空氣污染。反應(yīng)過程為①2NO2―→2NO+2O,②2NO+O2―→2NO2,③O+O2―→O3。下列對該反應(yīng)過程及生成物敘述正確的是(
)A.NO2起催化劑作用B.NO起催化劑作用C.NO2只起氧化劑作用D.O3與O2為同分異構(gòu)體答案:A解析:反應(yīng)過程①+②得O2―→2O,③O+O2―→O3,NO2起催化劑作用,反應(yīng)過程中NO2還作氧化劑,A項正確,B、C項錯誤;O3與O2不是同分異構(gòu)體,屬同素異形體,D項錯誤。2.汽車尾氣主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物質(zhì),這種尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一。(1)汽車尾氣中的CO來自________________,NO來自____________________________________。(2)汽車尾氣對環(huán)境的危害主要有___________________________________________________(至少填兩種)。汽油的不完全燃燒N2與O2在汽車氣缸內(nèi)的高溫環(huán)境下的反應(yīng)形成硝酸型酸雨、導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、產(chǎn)生溫室效應(yīng)(任填兩種即可)考向二廢氣中氮氧化物的治理3.(1)汽車尾氣中的CO、NOx在適宜溫度下采用催化轉(zhuǎn)化法處理,使它們相互反應(yīng)生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體。寫出NO被CO還原的化學(xué)方程式:____________________________________________________________。(2)用氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體。如
4NH3+6NO5N2+6H2O,寫出氨氣轉(zhuǎn)化NO2的化學(xué)方程式:________________________________。
8NH3+6NO27N2+12H2O(3)工業(yè)尾氣中氮的氧化物常采用堿液吸收法處理。①NO2被燒堿溶液吸收時,生成兩種鈉鹽,其物質(zhì)的量之比為1∶1,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________________________________________________。②NO與NO2按物質(zhì)的量之比1∶1被足量
NaOH溶液完全吸收后只得到一種鈉鹽,該鈉鹽的化學(xué)式是________________。NO2
+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2ONaNO2考向三氮氧化物與氧氣、水反應(yīng)的計算4.如圖所示,相同條件下,兩個容積相同的試管分別裝滿NO2和NO氣體,分別倒置于水槽中,然后通過導(dǎo)管緩慢通入氧氣,邊通邊慢慢搖動試管,直到兩個試管內(nèi)充滿液體。假設(shè)試管內(nèi)的溶質(zhì)不向水槽中擴散,則兩個試管內(nèi)溶液物質(zhì)的量濃度之比為________。1∶1解析:設(shè)試管的容積為1L,水充滿整個試管,溶液的體積是1L,無論是NO2還是NO都轉(zhuǎn)變成了HNO3,根據(jù)氮元素守恒,生成的HNO3的物質(zhì)的量相等,即硝酸的物質(zhì)的量濃度相等。5.在一定條件下,將NO2和O2的混合氣體12mL通入足量水中,充分反應(yīng)后剩余2mL氣體(同溫同壓下),則原混合氣體中氧氣的體積為_____________。1.2mL或4mL
歸納總結(jié)計算氮氧化物溶于水的方法(1)若NO和O2通入同一容器的足量水中,總關(guān)系式為4NO+3O2+2H2O===4HNO3。(2)若NO2和O2通入同一容器的足量水中,總關(guān)系式為4NO2+O2+2H2O===4HNO3,若NO2相對O2過量,還有反應(yīng)3NO2+H2O===2HNO3+NO??键c二1.物理性質(zhì)硝酸是無色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體,與水互溶。久置呈黃色。2.化學(xué)性質(zhì)(1)不穩(wěn)定性:____________________________。4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O(2)強氧化性:不論濃、稀硝酸都有強氧化性,而且濃度越大氧化性越強。按要求完成下列反應(yīng)的離子方程式或化學(xué)方程式:①與金屬反應(yīng):稀硝酸與銅反應(yīng):________________________________________________;濃硝酸與銅反應(yīng):________________________________________________。
②與非金屬反應(yīng):濃硝酸與C的反應(yīng):________________________________________________;③與還原性化合物反應(yīng):硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2+等還原性物質(zhì)。稀硝酸與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式:_________________________________。【師說·助學(xué)】
關(guān)于金屬與硝酸反應(yīng)的兩點說明:①HNO3與金屬反應(yīng)一般不產(chǎn)生H2;②硝酸的還原產(chǎn)物不僅有NO2、NO,可能有N2O、N2或NH4NO3。
3.工業(yè)制法(1)NH3在催化劑作用下與O2反應(yīng)生成NO:________________________________。(2)NO進一步氧化生成NO2:2NO+O2===2NO2。(3)用水吸收NO2生成HNO3:3NO2+H2O===2HNO3+NO。4NH3+5O24NO+6H2O
【易錯診斷】判斷正誤,錯誤的說明理由。1.硝酸可與Na2S反應(yīng)制得H2S氣體:___________________________________________________________。2.常溫下,將Al片放入濃硝酸中無明顯現(xiàn)象,原因是Al與濃硝酸不反應(yīng):___________________________________________________________。3.濃硝酸、濃硫酸的濃度大,書寫離子方程式時寫分子式,不拆寫為離子形式:___________________________________________________________。4.濃、稀硝酸都能使藍色石蕊試紙最終變?yōu)榧t色:___________________________________________________________。錯誤。硝酸將S2-氧化為S,反應(yīng)中無H2S氣體生成。錯誤。常溫下,Al與濃硝酸發(fā)生鈍化反應(yīng)。錯誤。濃硝酸拆寫為離子形式,濃硫酸寫分子式,不能拆寫為離子形式。錯誤。濃硝酸能使藍色石蕊試紙先變?yōu)榧t色后褪色;稀硝酸使藍色石蕊試紙最終變?yōu)榧t色。
答案:C
典例2下述實驗中均有紅棕色氣體產(chǎn)生,對比分析所得結(jié)論不正確的是(
)A.由①中的紅棕色氣體,推斷產(chǎn)生的氣體一定是混合氣體B.紅棕色氣體不能表明②中木炭與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)C.由③說明濃硝酸具有揮發(fā)性,生成的紅棕色氣體為還原產(chǎn)物D.③的氣體產(chǎn)物中檢測出CO2,由此說明木炭一定與濃硝酸發(fā)生了反應(yīng)①②③答案:D
【師說·延伸】對比典例2中的三個實驗,證明濃硝酸與木炭反應(yīng)生成NO2的最佳實驗為實驗③。【對點演練】考向一定性探究銅與硝酸的反應(yīng)1.在濃硝酸中放入Cu片,(1)反應(yīng)開始時的化學(xué)方程式為____________________________________,實驗現(xiàn)象為_____________________________。(2)若Cu片有剩余,則反應(yīng)將要結(jié)束時的化學(xué)方程式為____________________________________________________________。(3)待反應(yīng)停止后,再加入少量的稀硫酸,這時Cu片上又有氣泡產(chǎn)生,原因是___________________________________________________________。Cu+4H
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