二氧化氮和一氧化氮二氧化硫和二氧化氮对大气的污染

第2课时二氧化氮和一氧化氮二氧化硫和二氧化氮对大气的污染有句谚语叫做“雷雨发庄稼”，你知道在雷电交加的时候，空气里的氮气发生了什么反应吗？产生的物质对人类的生产和生活有什么意义？1.了解氮的氧化物的主要性质和应用。（重点）2.了解硫和氮的氧化物对环境的影响及消除污染的方法。3.了解酸雨的形成及防治。N2＋O22NO放电或高温二氧化氮和一氧化氮在通常情况下，氮气与氧气不反应，但在放电条件下，它们可以直接化合。此外，在高温时氮气也能与氧气反应生成一氧化氮。NO是无色、无味、有毒的气体，密度比空气略大，不溶于水,是大气的污染物。常温下：NO2是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。二氧化氮溶于水时生成硝酸和一氧化氮。2NO＋O2====2NO2（红棕色）3NO2＋H2O====2HNO3＋NO工业制硝酸的第三步工业制硝酸的第二步【思考与交流】关于谚语“雷雨发庄稼”，你现在是否已经知道了其中的化学原理？【提示】雷雨天气空气中的氮气发生如下反应：生成的硝酸随雨水落下，与土壤中的矿物质作用生成易被植物吸收的硝酸盐，给农作物补充氮肥。N2＋O22NO放电2NO＋O2====2NO23NO2＋H2O====2HNO3＋NO一、氮气、一氧化氮和二氧化氮1.物理性质。N2NONO2色态无色气体____________________气味无味________________密度_______________________________溶解性难溶_____与水反应毒性无毒__________无色气体红棕色气体无味刺激性气味比空气略小比空气略大比空气大难溶有毒有毒实验步骤现象解释(化学方程式)123将充满NO2的试管倒立在水槽中红棕色逐渐消失，试管水位上升到试管容积2/3处4NO2+2H2O+O2====4HNO3继续通入氧气水逐渐充满试管3NO2+H2O====2HNO3+NO2NO+O2====2NO2向试管通入O2无色气体变成红棕色；水位继续上升，红棕色又消失3NO2+H2O====2HNO3+NO1.请你设计实验，要求尽可能多的NO2被水吸收。【实验探究】2.你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？【提示】工业生产硝酸，将尾气(NO)通入适量的氧气后再溶解于水，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，有利于保护环境。把一支充满NO气体的试管倒立在盛水的水槽中，向试管中充入多少O2，试管中才能充满水？【思考与交流】【提示】由反应得：当充入3/4试管体积的O2时，水能充满试管。（3NO2+H2O===2HNO3+NO）（2NO+O2===2NO2）×3×2+4NO+3O2+2H2O=4HNO3洛杉矶光化学烟雾事件洛杉矶从20世纪40年代初，每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。大片松林枯死。仅1950－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1970年，约有75％以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾污染事件。二、SO2、NO2对大气的污染1.来源：(1)SO2的来源：煤、石油的燃烧和含硫金属矿物的冶炼以及制造硫酸、磷肥等产生的废气。(2)NO2的来源：汽车尾气中产生的NO被空气中的氧气氧化。2.危害：(1)引起大气污染，直接危害人体健康。(2)溶于水形成酸雨。3.酸雨正常雨水由于存在CO2的原因其pH约为5.6。当大气中的SO2和NO2溶于水后形成酸性溶液，随雨水降下使雨水的pH小于5.6，形成酸雨。3.酸雨：(1)概念：_______的降雨称酸雨。(2)成因：主要是大气中的________溶于水造成的。(3)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。pH5.6SO2、NO2随着人们生活水平的日益提高，城市工业化步伐的大步前进，环境污染已经成为全世界最为关注的问题之一，某些工厂排出的废气不经过处理直接排放到空气中，严重造成了大气污染，使得某些地区雨水酸性严重超标，形成酸雨。1872年美国化学家Smith首先提出酸雨一词，引起全世界关注。1985年，几场酸雨过后，我国四川奉节县9万多亩松树全部枯死，重庆南山2.7万亩马尾松死亡过半。4.酸雨的类型：（1）硫酸型：SO2→H2SO3→H2SO4化学方程式：SO2+H2O====H2SO32H2SO3+O2====2H2SO4（2）硝酸型：NO2→HNO3化学方程式：3NO2+H2O====2HNO3+NO5.酸雨的危害：（1）能浸入人的肺部,引起肺水肿等疾病而使人死亡；（2）引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动物生长；（3）破坏土壤、植被、森林；（4）腐蚀金属、皮革、纺织品及建筑材料等；（5）可引起地下水酸化，酸化后的地下水中铜、镉等对人体有害的金属元素的含量会偏高。我国的酸雨主要为硫酸雨，且酸雨发展趋势值得警惕，东南沿海地区尤其如此。在2010年上半年在监测的全国443个城市中，有189个出现酸雨，比例超过四成。案例:2010年上半年，温州、台州、厦门等8个城市(地区)酸雨频率达到100%！近几年来，温州酸雨发生频率之高令人咋舌，一直名列全国前茅，属于重酸雨区。2009年，温州市在全市6个县(市、区)开展了酸雨监测，全年采集雨样总数468个，其中酸雨样品442个，平均酸雨率为94.4%，反映酸性的PH范围为3.07～6.70，均值为4.47，单次最低值为3.07。这个数值接近于食醋的2.9，相当于“下了一场醋雨”。6.酸雨的防治措施：(1)改善燃料种类，积极开发新能源。(2)对煤（其中含硫量为0.3%～5%)进行处理,如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理以回收SO2。(3)种植能够吸收SO2的有关树木(如臭椿、垂柳、柳杉）等。【归纳总结】常见的环境污染：环境污染形成原因主要危害温室效应大气中CO2含量不断增加全球气候变暖，冰雪融化酸雨SO2和氮氧化物的排放土壤酸化，腐蚀建筑物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水俣病含汞的工业废水引起的水体污染使鱼类中毒，人食用中毒后的鱼会造成人体汞中毒赤潮和水华含磷洗衣粉的大量使用及其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塑料的大量使用，任意丢弃破坏土壤结构和生态环境?煤中含有S，燃烧时会产生SO2排放到空气中去污染空气，请利用今天学过的知识设计一个合理方案来减少煤燃烧时SO2的排放量，并写出有关方程式？SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O往煤中加石灰—Ca(OH)2,煤燃烧产生的SO2和石灰产生反应生成CaSO3,CaSO3再被氧化成CaSO4，从而减少了SO2排放量，主要反应为：方案！【拓展深化】SO2和氮的氧化物的吸收方法(1)SO2的吸收。①钙基固硫法。为防治酸雨，工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙，从而使硫转移到炉渣中，反应原理为CaO+SO2CaSO3，2CaSO3+O2====2CaSO4，总反应方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。△====△====②碱液吸收法。SO2+NaOH(少量)====NaHSO3SO2+2NaOH(足量)====Na2SO3+H2O③氨水脱硫法。该脱硫法采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2，其反应的化学方程式为NH3+SO2+H2O====NH4HSO3，2NH3+SO2+H2O====(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3+O2====2(NH4)2SO4。(2)氮的氧化物的吸收。①催化转化法。安装汽车尾气催化转化装置：2NO+2CON2+2CO2②碱液吸收法。2NO2+2NaOH====NaNO3+NaNO2+H2ONO+NO2+2NaOH====2NaNO2+H2O催化剂====③催化还原法。用氨气作还原剂可将氮的氧化物转化成无毒的N2。6NO+4NH35N2+6H2O6NO2+8NH37N2+12H2O催化剂△====催化剂△====一、NO和NO22NO＋O2====2NO2（红棕色）3NO2＋H2O====2HNO3＋NO二、SO2和NO2对大气的污染1.来源2.危害3.防治1.下列现象主要与NO2有关的是（）A.臭氧空洞B.酸雨C.光化学烟雾D.温室效应臭氧空洞：氟氯代烃光化学烟雾:氮氧化物、碳氢化合物。BC2.(双选)在通常条件下，把下列气体混合，不能发生反应的是A.H2O和NO2B.N2和H2C.NO和O2D.N2和O2√√有气体：H2Cl2O2HClNONO2NH3SO2CO21.若洗气瓶是干燥的，由A口进气，可收集的气体有：2.若瓶中充满水，可收集的气体有：AB：Cl2O2HClNO2SO2CO2H2O2NO3.在NO2被水吸收的反应中，发生还原反应和氧化反应物质的质量比为A．3∶1B．1∶3C．1∶2D．2∶1√3NO2＋H2O====2HNO3＋NO,反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，其质量比与物质的量比相同。4.空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持。下列措施不利于“蓝天工程”建设的是A.推广使用燃煤脱硫技术，防止SO2污染B.实施绿化工程，防治可吸附性颗粒污染C.研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染D.加大石油、煤的开采速度，增加化石燃料的供应量√5.煤中含有S，燃烧时会产生SO2，排放到空气中会污染空气，请利用今天学过的知识设计一个合理方案来减少煤燃烧时SO2的排放量，并写出有关化学方程式。【答案】往煤中加生石灰,煤燃烧产生的SO2和生石灰发生反应生成CaSO3,CaSO3再被氧化成CaSO4，从而减少了SO2排放量，主要反应为SO2+CaO====CaSO32CaSO3+O2====2CaSO4。将充满30mLNO和NO2混合气体的试管倒立于水槽中，充分反应后，气体的体积变为15mL，分别求原混合气体中NO和NO2的体积。【解析】NO与H2O不直接反应，NO2与H2O反应可生成NO，因此15mL余气为NO。设原混合气体中NO2的体积为x，差量法求解：3NO2+H2O====2HNO3+NOΔV312x30mL-15mL解得x=22.5mL。答案：原混合气体中NO2为22.5mL、NO为7.5mL。【知识拓展】氮的氧化物溶于水的问题分析1.相关化学方程式：(1)3NO2+H2O====2HNO3+NO(2)2NO+O2====2NO2(3)4NO2+O2+2H2O====4HNO3(4)4NO+3O2+2H2O====4HNO3氮的氧化物溶于水的可能情况：原气体反应剩余气体剩余气体的量NO2(1)NOV(NO2)NO2+NO(1)NOV(NO)原+V(NO2)NO2和O2(3)无0(3)O2V(O2)原-V(NO2)(1)、(3)NO[V(NO2)-4V(O2)]1313141322V(NO)4V(O)122V(NO)4V(O)1＜22V(NO)4V(O)1＞原气体反应剩余气体剩余气体的量NO和O2（4）无0（4）NOV(NO)原-V(O2)（4）O2V(O2)原-V(NO)43342V(NO)4V(O)32V(NO)4V(O)3＜2V(NO)4V(O)3＞由上表分析可知：4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5，即总反应式都与N2O5+H2O====2HNO3等效。这不仅是记忆(3)、(4)两式的方法，也为上述问题的解法提供了新的思路，即利用混合气体中的氮、氧原子个数比进行分析判断：