2015-2016学年高一化学苏教版必修1学案421氮氧化物的产生及转化

第二单元生产生活中的含氮化合物第1课时氮氧化物的产生及转化学习目标定位：1.认识氮氧化物的性质和用途。2.知道含氮化合物的应用对社会生产的作用和对自然环境的影响。知识点一氮氧化物的产生【活动设计】1．自然界中的氮(1)氮的存在：在自然界中，氮元素既有__________态，也有____________态，大部分以________________的形式存在于空气中。(2)氮气的物理性质：______色______味，密度比空气的稍小，熔、沸点______(沸点－195.5℃)，____溶于水。2．氮氧化物的产生在雷雨天气，空气中的N2、O2在放电的条件下，会发生反应生成NO，而NO又立即与空气中的O2反应生成NO2，NO2在随雨水降落到地面的过程中又与水反应生成了HNO3，有关的反应方程式为___________________________________________________________，________________________________________________________________________，_______________________________________________________________________。生成的硝酸再与土壤中难溶性的硅酸盐反应，生成可溶性硝酸盐，而可溶性硝酸盐就成了植物生长所需的氮肥，因而就印证了“雷雨发庄稼”这句俗话。此外，______的生产、______的冶炼和______等交通工具的大量使用等，也把大量的氮氧化物排放到空气中。【学以致用】1．下列说法正确的是()A．氮气的化学性质稳定，通常不跟氧气发生化学反应B．空气中的含氮物质只有氮气C．森林失火会向空气中排放大量的二氧化碳，但不排放含氮化合物D．海洋中的含氮物质都溶解在水中2．下列关于氮气的叙述错误的是()A．氮气是一种无色无味的气体，易液化B．氮气是用作制氮肥和硝酸的原料C．氮气能用浓硫酸和碱石灰干燥D．氮气可用排水法收集知识点二氮氧化物的转化【活动设计】1．一氧化氮和二氧化氮的物理性质NONO2颜色状态气味毒性水溶性2.请用化学方程式表示NO与NO2的相互转化(1)NO→NO2：__________________________________________________________；(2)NO2→NO：__________________________________________________________。3．在通风橱中打开盛有一氧化氮气体的集气瓶，然后向集气瓶中加入少量水，试分析可能观察到的现象。4．现给你一试管二氧化氮，其他药品和仪器自选，根据上述反应，请你设计实验，要求尽可能多的使二氧化氮被水吸收。【学以致用】3．下列关于氮的氧化物的说法中，正确的是()A．氮的氧化物都是酸性氧化物B．氮的氧化物都既有氧化性，又有还原性C．NO2与H2O反应生成HNO3，所以HNO3的酸酐是NO2D．只能用排水法收集NO4．在一定温度和压强下，将装有N2和NO2混合气体的试管倒立在水槽中，经足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原体积的35，则原混合气体中N2与NO2的体积比是多少？知识点三氮氧化物对环境的危害与防治【活动设计】通过我国几十座城市先后发布的城市空气质量周报可以看出：污染指数较高的气体除SO2外，更严重的还有NO2等气体。1．空气质量报告为什么特别关注空气中二氧化氮的含量？2．氮氧化物对环境的危害形成______、产生________、破坏大气__________。3．防治(1)使用________，减少氮氧化物的排放。(2)为汽车安装____________，将汽车尾气中的________和____转化成________和______。(3)对生产化肥、硝酸的工厂排放的废气进行处理。【学以致用】5．“保护环境就是保护人类自己。”下列环境问题与产生的主要原因不相符的是()①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的；②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的；③“温室效应”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的；④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的A．只有①②B．只有②③C．全部D．只有②6．光化学烟雾形成的化学过程是：当汽车尾气产生的NO2在日光照射下分解成NO和O时，即开始化学烟雾的循环，不断地产生O3。这类循环包括下列3个化学方程式，请补充化学方程式②。(1)①NO2===NO＋O；②________________________________________________________________________；③O＋O2===O3。(2)写出以上3个化学反应的总反应式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。一、氮的循环二、氮氧化物对环境的影响2．硝酸型酸雨的形成(1)在放电或高温条件下，空气中的氮气能与氧气发生反应，生成一氧化氮，一氧化氮在空气中很不稳定，易被空气中的氧气氧化生成二氧化氮，二氧化氮跟水反应生成硝酸。N2＋O2=====放电2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO(2)虽然雨水中的硝酸渗入土壤后，被植物的根系吸收转化为植物生长所需的养料，但雨水中的硝酸也是形成酸雨的主要物质，会对环境造成很大的危害。3．光化学烟雾的形成(1)汽车尾气排放的NO被空气中的氧气氧化为NO2。2NO＋O2===2NO2(2)在日光照射下，NO2与O2经过复杂的反应生成臭氧。(3)臭氧与空气中的一些碳氢化合物发生作用后，产生了一种有毒的烟雾，人们称它为光化学烟雾。4．氮氧化物对臭氧层的破坏臭氧层主要分布在距地面20～25km的大气层中，臭氧能吸收紫外线，防止地球上的生物受到伤害。飞机尾气中的氮氧化物(NO和NO2)对臭氧层(含O3和O)破坏的反应简单表示为：O3＋NO===O2＋NO2O＋NO2===NO＋O2在低空，氮氧化物是空气中氧气转化为臭氧的催化剂，造成臭氧污染；而在高空，氮氧化物是臭氧转化为氧气的催化剂，破坏臭氧层。三、NOx与O2、H2O的反应及计算对于二氧化氮溶于水的实验，其实验现象和实验结论如下表实验步骤实验现象实验结论试管内气体颜色慢慢变为无色，水面不断上升，最后静止在距试管底部约1/3处NO2不能全部被水吸收，有无色气体NO生成把充满NO2的试管倒立水中，再通入O2水面不断上升，最后试管内无色气体约为原NO2体积的1/3，通入适量O2后液面继续上升，最后试管全部充满液体NO2溶于水生成的NO全部与O2反应被水吸收水面不断上升，最后试管全部充满液体NO2可被NaOH溶液全部吸收有关混合气体(NO2、NO、O2等)与水反应的计算属高考重点计算题型，现分类说明解题思路。1．NO2、NO(或N2)混合气体通入水中，一般利用3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，再根据差量法计算。2．NO2、O2混合气体通入水中，由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2可得总反应式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，由此可知，当体积比：V(NO2)∶V(O2)＝4∶1，恰好完全反应，无剩余气体4∶1，O2过量，剩余气体为O24∶1，NO2过量，剩余气体为NO3．NO、O2混合气体通入水中，根据总反应式：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，可得出，当体积比：V(NO)∶V(O2)＝4∶3，容器内无剩余气体，水充满容器4∶3，容器内剩余气体为过量的NO4∶3，容器内剩余气体为过量的O24．NO、NO2、O2混合气体通入水中，可先求出NO2和H2O反应生成的NO的体积，然后按上述方法进行分析计算。第二单元生产生活中的含氮化合物第1课时氮氧化物的产生及转化学习探究区知识点一活动设计1．(1)游离化合氮气(2)无无低难2．N2＋O2=====放电2NO2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO氮肥金属汽车学以致用1．A[假如氮气的化学性质不稳定，通常情况下就与氧气发生化学反应，那空气就不存在了；在放电条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物；化石燃料燃烧、森林和农作物的枝叶燃烧，除了生成大量的二氧化碳外，还会生成氮氧化物，这些氮氧化物也会进入大气中；海洋中生存着大量的动物，它们体内的蛋白质都是含氮化合物。]2．A[A中氮气的沸点很低，一般不容易达到，故不易液化。]知识点二活动设计1．无色红棕色气体气体无味刺激性有毒有毒难溶易溶2．(1)2NO＋O2===2NO2(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO3．无色气体迅速变为红棕色，加入少量水振荡后，红棕色气体消失。4．将盛满二氧化氮的试管倒置于水槽中，然后慢慢向试管中通入氧气。学以致用3．D[NO不能与碱溶液反应，属于不成盐氧化物，A项错误；N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性，B项错误；酸酐是相应酸失水所得，中心元素化合价不变，HNO3的酸酐是N2O5，C项错误。]4．NO2与水反应使气体的体积减小。设原混合气体的体积为5mL，反应后的气体体积为3mL，则：3NO2＋H2O===2HNO3＋NOΔV312V(NO2)5mL－3mL＝2mLV(NO2)＝3mLV(N2)∶V(NO2)＝(5mL－3mL)∶3mL＝2∶3解析必须准确掌握NO2的性质，用差量法进行求算。知识点三活动设计1．氮氧化物是形成光化学烟雾的一个重要原因。光化学烟雾具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并使大气能见度降低。另外，氮氧化物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸是酸雨的成分。2．酸雨光化学烟雾臭氧层3．(1)清洁能源(2)尾气转化装置CONOCO2N2学以致用5．D[“酸雨”主要是由空气中SO2或NOx的浓度增大引起的。]6．(1)2NO＋O2===2NO2(2)3O2===2O3