第1課時(shí)氮氧化物的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解氮氧化物產(chǎn)生的反應(yīng)原理及應(yīng)用。(重點(diǎn))2.了解NO、NO2的性質(zhì)及應(yīng)用。(重難點(diǎn))3.了解氮氧化物的污染與防治。自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知1氮元素的存在大部分氮元素以游離態(tài)(N2)存在于空氣中，少數(shù)氮元素以化合態(tài)存在于銨鹽、硝酸鹽和蛋白質(zhì)中。2化合態(tài)氮的形成(1)少數(shù)植物將N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮，如植物的根瘤菌。(2)“雷雨發(fā)莊稼”形成化合態(tài)的氮的反應(yīng)過程。放電或高溫條件下，空氣中的N2與O2反應(yīng)的方程式N2O22NO。NO在空氣中易被O2氧化為NO2，化學(xué)方程式為2NOO2=2NO2。NO2與H2O易反應(yīng)生成HNO3和NO，化學(xué)方程式為3NO2H2O=2HNO3NO。雨水中的HNO3滲入土壤中與礦物質(zhì)作用生成硝酸鹽，其中NO被植物的根系吸收，轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)料。3N2、NO、NO2的物理性質(zhì)N2NONO2色態(tài)無色氣體無色氣體紅棕色氣體氣味無味無味有刺激性氣味密度比空氣的略小比空氣的略小比空氣的大溶解性難溶微溶與水反應(yīng)毒性無毒有毒有毒4氮的氧化物對(duì)環(huán)境的污染(1)氮氧化物的來源：氮肥的生產(chǎn)、金屬的冶煉和汽車等交通工具的使用等，會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物，火山爆發(fā)、雷鳴電閃等也會(huì)將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氮氧化物。(2)光化學(xué)煙霧的形成：空氣中的NO2不但能形成酸雨，在日光照射下，NO2還能使氧氣經(jīng)過復(fù)雜的反應(yīng)生成臭氧(O3)，臭氧與空氣中的一些碳?xì)浠衔锇l(fā)生作用后，產(chǎn)生了一種有毒的煙霧，人們稱之為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧對(duì)人體的健康、植物的生長(zhǎng)都有很大的影響。(3)氮氧化物污染的防治：使用潔凈能源；為汽車安裝尾氣轉(zhuǎn)化裝置，將汽車尾氣中的一氧化碳和一氧化氮轉(zhuǎn)化成二氧化碳和氮?dú)?；?duì)生產(chǎn)氮肥、硝酸的工廠排放的廢氣進(jìn)行處理?；A(chǔ)自測(cè)1判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)空氣中N2的體積分?jǐn)?shù)約為78%。()(2)N2在高溫條件下與O2發(fā)生反應(yīng)生成NO。()(3)自然界中只存在游離態(tài)的氮元素，不存在化合態(tài)的氮元素。()(4)NO在空氣中易轉(zhuǎn)化為紅棕色NO2。()(5)NO2與H2O的反應(yīng)，NO2只作氧化劑。()(6)空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)報(bào)道的大氣污染物包括CO2、SO2、氮氧化物、固體懸浮顆粒。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)2NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨，寫出NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的化學(xué)方程式：_。(2)在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低NOx的排放。當(dāng)尾氣中空氣不足時(shí)，NOx在催化轉(zhuǎn)化器中被還原成N2排出。寫出NO被CO還原的化學(xué)方程式：_?！敬鸢浮?1)3NO2H2O=2HNO3NO(2)2NO2CON22CO2合 作 探 究攻 重 難NO、NO2的主要性質(zhì)探究思考交流(1)二氧化氮溶于水和NaOH溶液的實(shí)驗(yàn)如圖所示，據(jù)圖回答下列問題： 圖1圖2圖3圖1實(shí)驗(yàn)試管內(nèi)氣體的顏色慢慢變?yōu)開色，水面_，最后靜止在距試管底部的_處。圖2實(shí)驗(yàn)把充滿NO2的試管倒立水中，試管內(nèi)水面上升且液面不變后，再通入氧氣，最后試管_液體。圖3實(shí)驗(yàn)試管內(nèi)液面_，最后試管_液體?！咎崾尽繜o上升全部充滿上升全部充滿(2)將NO2和O2的混合氣體充滿試管，倒置于水中。若試管充滿液體，則NO2與O2的體積比為多少？_?！咎崾尽縑(NO2)V(O2)41氮的氧化物溶于水的有關(guān)數(shù)量關(guān)系(1)相關(guān)反應(yīng)原理3NO2H2O=2HNO3NO2NOO2=2NO2由方程式2得：4NO2O22H2O=4HNO3由方程式23得：4NO3O22H2O=4HNO3(2)氮氧化物溶于水的不同情況及剩余氣體NO2與O2的混合氣體溶于水(反應(yīng))。當(dāng)V(NO2)V(O2)NO與O2的混合氣體溶于水(反應(yīng))。當(dāng)V(NO)V(O2)注意：氮的氧化物或氮的氧化物與O2的混合氣體溶于水時(shí)，剩余的氣體可能是O2，也可能是NO，但不可能是NO2，因?yàn)镹O2會(huì)與水反應(yīng)又生成NO。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1最新的病毒學(xué)研究證實(shí)，一氧化氮對(duì)SARS病毒有直接抑制作用。下列關(guān)于一氧化氮和二氧化氮的敘述正確的是()A一氧化氮是一種紅棕色氣體B常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合C一氧化氮可由氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l件下直接化合得到D二氧化氮與H2O反應(yīng)中氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為11CA項(xiàng)，NO為無色氣體；B項(xiàng)，常溫下NO易被氧氣氧化；D項(xiàng)，根據(jù)3NO2H2O=2HNO3NO可知氧化劑與還原劑均為NO2，二者質(zhì)量比為12。2如圖所示，室溫下向盛有3.0 mL NO的試管中緩緩?fù)ㄈ?.5 mL O2(所有氣體均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)。試回答下列問題：(1)寫出觀察到的現(xiàn)象(可不寫滿，也可補(bǔ)充)：_；_；_。(2)最終試管中剩余的氣體是_，體積為_。【解析】(1)通入的O2與NO發(fā)生反應(yīng)：2NOO2=2NO2，所以看到有紅棕色氣體生成。生成的NO2溶于水：3NO2H2O=2HNO3NO，兩反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為4NO3O22H2O=4HNO3，氣體消耗，又會(huì)看到液面上升。V(NO)V(O2)43，故最后NO氣體剩余，為無色氣體。 (2)1.5 mL O2全部參加反應(yīng)，反應(yīng)的NO為V(NO)V(O2)1.5 mL2.0 mL，由NO總體積為3.0 mL可得剩余NO氣體為1.0 mL。【答案】(1)試管內(nèi)氣體變?yōu)榧t棕色試管內(nèi)液面升高最后試管內(nèi)剩余無色氣體(2)NO1.0 mL常見的環(huán)境污染與保護(hù)1氮氧化物對(duì)環(huán)境的影響(1)硝酸型酸雨的形成：N2、O2NONO2HNO3(2)光化學(xué)煙霧的形成：汽車尾氣排放的NO被空氣中的氧氣氧化為NO2；在日光照射下，NO2與O2經(jīng)過復(fù)雜的反應(yīng)生成臭氧；臭氧與空氣中的一些碳?xì)浠衔锇l(fā)生作用后，形成光化學(xué)煙霧。(3)氮氧化物對(duì)臭氧層的破壞：飛機(jī)尾氣中的氮氧化物(NO和NO2)對(duì)臭氧層(含O3和O)破壞的反應(yīng)簡(jiǎn)單表示為：O3NO=O2NO2；ONO2=NOO2在低空，氮氧化物是空氣中氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧的催化劑，造成臭氧污染；在高空，氮氧化物是臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣的催化劑，破壞臭氧層。2常見其他環(huán)境污染(1)溫室效應(yīng)主要是由大氣中CO2含量的不斷增加造成的；會(huì)使全球氣候變暖。(2)白色污染形成原因是聚乙烯塑料的大量使用，隨意丟棄；會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境。(3)赤潮和水華形成原因是生活污水、農(nóng)業(yè)廢水和某些工業(yè)廢水的任意排放，使水體中的N、P等植物營(yíng)養(yǎng)成分大量富集，導(dǎo)致藻類過度繁殖，魚類死亡，水質(zhì)惡化，若發(fā)生在淡水中稱為“水華”，發(fā)生在海水中稱為“赤潮”。(4)水俁病含汞的工業(yè)廢水引起的水體污染，可使魚類中毒，人食用中毒后的魚會(huì)造成人體汞中毒。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3“保護(hù)環(huán)境，就是保護(hù)人類自己”。下列環(huán)境問題與產(chǎn)生的主要原因不相符的是()“臭氧空洞”主要是大量使用氟氯代烴等引起的“光化學(xué)煙霧”主要是由NO2等引起的“酸雨”主要是由空氣中CO2濃度增大引起的“白色污染”主要是由聚乙烯塑料等引起的“厄爾尼諾”現(xiàn)象是由空氣中CO2濃度增大引起的“溫室效應(yīng)”主要是由空氣中CO2濃度增大引起的“赤潮”主要是由水體中P、N等元素過量引起的A只有B只有C全部D只有D“保護(hù)環(huán)境，就是保護(hù)人類自己”，環(huán)境問題已越來越引起社會(huì)的關(guān)注，了解一些環(huán)境問題產(chǎn)生的主要原因，才能提出合理的治理方案?！俺粞蹩斩础敝饕欠却鸁N引起的，而NOx對(duì)“臭氧空洞”的形成也有一定作用；光化學(xué)煙霧主要是NOx引起的；“酸雨”的形成主要是SO2及NOx引起的，故不正確；“白色污染”是指聚乙烯塑料引起的污染；空氣中CO2濃度增大，引起“溫室效應(yīng)”，“厄爾尼諾”也由此而起；“赤潮”“水華”則是水體中由N、P等營(yíng)養(yǎng)元素的過量引起的。綜上所述，正確答案為D。4光化學(xué)煙霧形成的化學(xué)過程是：當(dāng)汽車尾氣產(chǎn)生的NO2在日光照射下分解成NO和O時(shí)，即開始光化學(xué)煙霧的循環(huán)，不斷地產(chǎn)生O3，這個(gè)循環(huán)包括下列三個(gè)化學(xué)方程式，請(qǐng)補(bǔ)充化學(xué)方程式：(1)NO2=NOO，_，OO2=O3。(2)以上三個(gè)化學(xué)方程式的總反應(yīng)式：_?！窘馕觥?1)題目明確指出：光化學(xué)煙霧的循環(huán)過程包括三個(gè)化學(xué)反應(yīng)。由此可推斷：反應(yīng)NO2=NOO中的生成物NO是反應(yīng)中的反應(yīng)物。若要反應(yīng)OO2=O3不斷地發(fā)生，就需要反應(yīng)不斷產(chǎn)生O，故反應(yīng)的生成物必定是NO2，否則無法實(shí)現(xiàn)“循環(huán)過程”，反應(yīng)為2NOO2=2NO2。(2)疊加、三個(gè)化學(xué)方程式，即得結(jié)果：3O2=2O3?！敬鸢浮?1)2NOO2=2NO2(2)3O2=2O3當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基1以下非金屬氧化物與其引起的環(huán)境問題及主要來源對(duì)應(yīng)正確的是()選項(xiàng)氧化物環(huán)境問題主要來源ACO2破壞臭氧層化石燃料的燃燒BSO2溫室效應(yīng)汽車尾氣的排放CNO2光化學(xué)煙霧工廠廢氣的排放DCO酸雨汽車尾氣和化石燃料的不完全燃燒CCO2溫室效應(yīng)；SO2、NO2酸雨；NO2光化學(xué)煙霧。2下列有關(guān)氮?dú)獾臄⑹鲋?，錯(cuò)誤的是()A鎂在空氣中燃燒除生成氧化鎂外還生成氮化鎂B在雷雨天，空氣中的N2和O2可反應(yīng)生成NOC氮?dú)饧瓤勺餮趸瘎┯挚勺鬟€原劑D任何植物都不可能將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮D豆類植物的根瘤菌可直接將N2轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮。3運(yùn)載火箭的推進(jìn)劑引燃后，尾部噴出大量高溫氣體。該氣體主要成分是CO2、H2O、N2、NO等，在發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)可看到火箭尾部產(chǎn)生大量紅棕色氣體，其原因是()A高溫下N2遇空氣生成NO2BNO遇空氣生成NO2 CCO2與NO反應(yīng)生成CO和NO2DNO與H2O反應(yīng)生成H2和NO2 BNO遇到O2生成紅棕色的NO2，B項(xiàng)正確。4在相同狀況下，將下列四種混合氣體：體積比為31的HCl和N2體積比為11的NO2和N2體積比為11的NO2和O2體積比為41的NO2和O2，分別置于相同的四支試管中并倒置于水槽中，充分反應(yīng)后液面上升高度分別為h1、h2、h3、h4，下列關(guān)系正確的是()Ah1>h2>h3>h4Bh4>h3>h2>h1Ch4>h1>h3>h2Dh2>h3>h1>h4CHCl極易溶于水，試管中剩余氣體占試管體積為1/4；體積比為11的NO2和N2，在試管中發(fā)生如下反應(yīng)：3NO2H2O=2HNO3NO，剩余氣體占試管體積為；體積比為11的NO2和O2，發(fā)生如下反應(yīng)：4NO22H2OO2=4HNO3，剩余氣體占試管體積為；體積比為41的NO2和O2溶于水恰好完全反應(yīng)，試管中無氣體剩余。故h4>h1>h3>h2。5將裝有50 mL NO2、NO混合氣體的量筒倒立于水槽中，反應(yīng)后氣體體積縮小為30 mL，則原混合氣體中NO2和NO的體積比是_，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_，此反應(yīng)中氧化劑是_，還原劑是_?！窘馕觥?NO2H2O=2HNO3NOV 3 mL 2 mL V(NO2) (5030)mLV(NO2)30 mL，V(NO)20 mL?！敬鸢浮?23NO2H2O=2HNO3NONO2NO2我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，需要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，改變粗放式增長(zhǎng)模式，不斷優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化，推動(dòng)城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因：我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協(xié)調(diào)等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。