2019-2020学年高中化学 第4章 第3节 课时2 氮的氧化物和大气污染教案 新人教版必修1

课时2氮的氧化物和大气污染目标与素养：1.了解N2、NO、NO2的主要性质及应用。(变化观念与科学探究)2.了解SO2、NOx对大气的污染与防治。(社会责任)3.了解NO、NO2与O2混合溶于水的简单计算。(模型认知)一、氮气与氮的氧化物1．物理性质N2NONO2色态无色气体无色气体红棕色气体气味无味无味刺激性气味密度比空气的小比空气的大比空气的大溶解性(H2O)难溶难溶易溶毒性无毒有毒有毒2.化学性质(1)N2通常情况下很稳定，在高温或放电条件下与O2反应的方程式为N2＋O2=========放电或高温2NO。(2)NO与NO2①常温下，NO在空气中的现象是无色变红棕色，方程式为2NO＋O2===2NO2。②把一支充满NO2气体的试管倒置在水槽中，现象为试管中的水液面逐渐上升，红棕色气体逐渐变浅至无色，最终液面上升至试管容积的23，反应方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。农业上有句谚语是“雷雨发庄稼”，该过程发生了哪些化学反应？提示：N2＋O2=====放电2NO,2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。二、SO2、NO2对大气的污染1．SO2和NO2的主要来源、危害和防治2．酸雨(1)概念：pH5.6的降雨。(2)成因：主要是大气中的SO2、NO2溶于水形成的。(3)类型(写出反应化学方程式)：①硫酸型：SO2→H2SO3→H2SO4。化学方程式：SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4。②硝酸型：NO2→HNO3。化学方程式：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(4)危害①直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化。②加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)N2很稳定，不能与任何物质发生反应。()(2)收集NO或NO2均可用向上排空气法。()(3)NO2与H2O反应可生成HNO3，故NO2为HNO3的酸性氧化物。()(4)pH7的雨水称为酸雨。()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×2．SO2和NO2是主要的大气污染物。下列措施不能有效防止大气污染的是()A．将机动车尾气排放标准从国家Ⅱ号标准提高到国家Ⅲ号标准B．采用强氧化剂将SO2氧化为SO3再排放到大气中C．采用原煤脱硫技术，降低燃煤中硫的含量D．向燃煤中加入适量石灰石，减少燃烧产物中SO2的量[答案]B3．形成酸雨的原理之一可简单表示如下：回答下列问题：(1)酸雨的pH________5.6(填“”“”或“＝”)。(2)D物质的化学式为________。(3)反应②的化学方程式为_________________________。(4)接收的酸雨pH减小的理由__________________________(写化学方程式)。[答案](1)(2)H2SO3(3)2SO2＋O22SO3(4)2H2SO3＋O2===2H2SO4NO2与NO的相互转化及实验探究NO2能溶于H2O并发生反应，为了使NO2尽可能被H2O吸收，某化学兴趣小组设计了如下实验步骤，以探究NO2被H2O吸收的程度。①将盛满NO2气体的试管倒置于盛水的水槽中，如图甲所示。甲②制备一定量的O2。③将制得的O2缓慢通入步骤①的试管中，如图乙所示。乙1．步骤①中发生NO2与H2O的反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，使红棕色气体逐渐消失，试管内水位不断上升，最后水充满整个试管的23，上部为无色气体，占试管容积的13。2．步骤③中发生2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，试管内无色气体变为红棕色，后又变为无色，气体体积逐渐减小，液面不断上升至充满。继续通O2，液面又下降。1.如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，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，对原试管中盛装气体的说法正确的是()①可能是N2与NO2的混合气体②可能是NO2气体③可能是NO与NO2的混合气体④只可能是NO2一种气体A．①②B．②③C．③④D．①④B[是红棕色气体，那么一定有二氧化氮的存在，与水反应后生成一氧化氮，所以没有充满试管，继续通入氧气，最终充满试管，则①肯定错误；如果为少量氧气和大量二氧化氮的混合气体时②可以成立；③中通入足量的氧气，NO也可以全部被吸收。]常见环境污染的形成原因与危害环境污染形成原因主要危害温室效应大气中CO2含量的不断增加全球变暖，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，腐蚀建筑物等光化学烟雾氮氧化物和碳氢化合物的排放危害人体健康和植物生长等臭氧空洞氮氧化物和氟氯代烃的排放地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧赤潮和水华含氮、磷等营养成分的生活污水和工、农业废水的任意排放使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华白色污染聚乙烯等塑料的大量使用，任意丢弃破坏土壤结构和生态环境等科学探究——SO2、NOx的吸收处理(1)NaOH溶液吸收SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O；2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O。(2)氨气吸收2NH3＋H2O＋SO2===(NH4)2SO3；8NH3＋6NO2=========一定条件7N2＋12H2O；4NH3＋6NO=========一定条件5N2＋6H2O。(3)汽车尾气转换器2CO＋2NO=====催化剂2CO2＋N2。(4)石灰吸收CaO＋SO2===CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4。2．下列说法不正确的是()A．SO2是大气污染物之一，主要来自化石燃料的燃烧和工厂排放的废气B．汽车的排气管上装有“催化转化器”，可使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2C．向煤中加入适量石灰石，使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO4，可减少对大气的污染D．大量燃烧化石燃料排放的废气中含CO2、SO2，从而使雨水的pH＝5.6，形成酸雨D[雨水的pH5.6时才是酸雨，D错误。]3．酸雨是对降水呈酸性(pH小于5.6)的统称。下列说法错误的是()A．空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨B．汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放D．为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃料脱硫处理[答案]C1NO在破坏臭氧层的过程中可发生如下反应：NO＋O3―→NO2＋O2NO2＋O―→NO＋O2总反应方程式为O3＋O―→2O2，从整个反应来看NO作催化剂。2NO使人中毒的原理与CO相似，被人吸入后与血红蛋白结合生成一氧化氮血红蛋白，从而使血红蛋白失去运输O2的能力。系列微专题4：NO2、NO与O2混合溶于水的有关计算1．相关反应原理3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①2NO＋O2===2NO2②由方程式①×2＋②得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③由方程式①×2＋②×3得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3④2．氮的氧化物溶于水的三种类型(1)NO2气体：NO2气体溶于水时仅涉及反应①：剩余气体为NO。(2)NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③：x＝VNO2VO20x41x＝41x41反应情况O2过量，剩余气体为O2恰好完全反应，无气体剩余NO2过量又发生反应①，只剩余NO(3)NO和O2的混合气体：NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应④：x＝VNOVO20x43x＝43x43反应情况O2过量，剩余O2恰好完全反应，无气体剩余NO过量，剩余NO【典例】将VmLNO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到amL无色气体A，将此无色气体A与等体积O2混合，再通过水充分吸收后，收集到5mL无色气体B。试回答：(1)A气体是________，B气体是________。(2)A气体的体积是________。【思路点拨】(根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知B为O2)。[解析](1)NO2溶于水生成NO，故A为NO，NO与O2通入水中发生反应：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，二者等体积时，O2过量，故B为O2；(2)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO343amL3a4mL依题意：a－3a4＝5，a＝20。[答案](1)NOO2(2)20mL1．将40mLNO2和NO的混合气体通入倒立于水槽中盛满水的试管里，充分反应后试管中剩余20mL气体，则原混合气体中NO2和NO的体积比为()A．2∶1B．1∶1C．3∶1D．1∶1C[3NO2＋H2O===2HNO3＋NOΔV3mL1mL2mLV(NO2)(40mL－20mL)3mL2mL＝VNO240mL－20mL，解得V(NO2)＝30mL所以原混合气体中V(NO)＝40mL－30mL＝10mL，因此V(NO)2∶V(NO)＝30mL∶10mL＝3∶1。]2．同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的两种气体，它们是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是()A．V1V2V3B．V1V3V2C．V2V3V1D．V3V1V2D[可假设试管体积均为2V，则每种气体的体积均为V；当倒置于水槽中时：①中有反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，则剩余气体的体积V1＝43V；②中有反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则剩余O2的体积V2＝34V；③中气体与水不反应，故试管中气体体积V3＝2V。综上所述，V3V1V2。]1．下列物质的转化必须加入氧化剂且通过一步反应就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NOA．①B．②C．④D．③C[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。]2．下列关于NO和NO2的叙述正确的是()A．NO是一种红棕色气体B．常温常压下，NO不能与空气中的氧气直接化合C．含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等D．NO2可用排水法收集C[解答本题要抓住NO易被氧化、NO2易与水反应的特点。NO是无色的气体，A错误。常温常压下，NO易与空气中的氧气直接化合生成NO2，B错误。NO2能与水反应，故不能用排水法收集，D错误。]3．一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的()A．14B．34C．18D．38C[设原NO的体积为aL，则4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，aL34aLa－34a2a＝18。]4．下列有关环境污染的说法不正确的是()A．燃煤时加入适量生石灰，可减少废气中SO2的量B．pH在5.6～7之间的降水通常称为酸雨C．光化学烟雾的形成与NOx和碳氢化合物有关D．含磷洗涤剂的大量使用和任意排放会导致水体污染[答案]B5．氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O①，2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O②。在反应①中，氧化剂是________，还原剂是________。在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______________________。(2)在一定条件下氨气亦可用