2017-2018学年高一化学苏教版必修1教学案：专题4 第二单元 第一课时 氮氧化物的产生及转化 Word版含解析

第一课时 氮氧化物的产生及转化

1．空气的主要成分是什么？哪种气体所占百分比最多？百分比约是多少？ 提示：空气的主要成分有O 2、N 2、CO 2等。N 2占空气体积的78%。 2．工业上如何从空气中分离氧气？依据什么原理？

提示：工业上制取氧气用的是分离液态空气法，利用液态氮和液态氧的沸点不同进行 分离。

3．打磨好的镁带在空气中燃烧可能发生哪些反应？写出有关反应的化学方程式。 提示：2Mg ＋O 2=====点燃2MgO,3Mg ＋N 2=====点燃Mg 3N 2,2Mg ＋CO 2=====点燃

2MgO ＋C

[新知探究]

探究1 氮元素在自然界中的存在形式与N 2的物理性质 (1)氮元素的存在：

大部分氮元素以游离态的形式存在于空气中；少部分以化合态形式存在于动、植物体内，土壤及无机盐中。

(2)N 2的物理性质：

无色无味的气体，难溶于水，密度比空气略小，因此收集氮气不能用排气法，而用排水法。

探究2 N 2的化学性质

氮气的化学性质非常稳定，很难与其它物质反应，只有在高温或放电等特定条件下才能反应，故氮气常用作保护气。

(1)与氧气反应：N 2＋O 2

2NO 。

(2)与氢气反应：N 2＋3H 2

2NH 3(工业合成氨)。 (3)与活泼金属Mg 反应：N 2＋3Mg Mg 3N 2

。

[成功体验]

1．下列关于N 2的说法中错误的是( )

A ．通常情况下N 2性质很稳定，所以N 2可在电焊时作保护气

B ．N 2＋O 2=====高温

2NO ，该反应是汽车尾气造成污染的主要原因之一 C ．N 2在空气中约占总质量的78%

D ．在反应：3Mg ＋N 2高温,Mg 3N 2

中，N 2作氧化剂 解析：选C N 2在空气中的体积含量约为78%。

[新知探究]

探究1 NO 、NO 2的性质

探究2氮氧化物对环境的危害及防治

(1)来源：

氮肥的生产、金属的冶炼和汽车尾气的排放。

(2)危害：

①形成酸雨。

②产生光化学烟雾。

③破坏臭氧层。

(3)防治：

①使用洁净能源，减少氮氧化物排放。

②转化汽车尾气。

③废气处理。

[必记结论]

(1)在氮的氧化物中，氮元素可呈现：＋1、＋2、＋3、＋4、＋5价化学式分别为N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，其中N2O3、N2O5分别为HNO2、HNO3的酸酐，N2O俗称“笑气”。

(2)在氮的氧化物中，容易发生的两个反应为2NO＋O2===2NO2,2NO2 N2O4。

[成功体验]

2．(好题共享·选自人教版教材P96·T7)在NO2与水的反应中()

A．氮元素的化合价不发生变化

B．NO2只是氧化剂

C．NO2只是还原剂

D．NO2既是氧化剂，又是还原剂

解析：选D NO2与水反应的化学方程式为：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，其中NO2、HNO3、NO中氮元素的化合价分别为：＋4、＋5、＋2，故NO2既作氧化剂，又作还原剂。

———————————————[关键语句小

结]————————————————

1．氮气的化学性质非常稳定，常温下很难与其他物质反应。

2．NO 为无色无味气体，NO 2为红棕色刺激性气味气体，它们均为有毒气体，能引起呼吸系统疾病。

3．NO 、NO 2的产生及转化反应为： N 2＋O 2=====放电

2NO 2NO ＋O 2===2NO 2

3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO

4．NO 、NO 2分别与O 2、H 2O 反应的化学方程式为 4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3 4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3

5．NO x 会形成酸雨，引起光化学烟雾，破坏臭氧层。

1.计算依据的化学方程式 2NO ＋O 2===2NO 2①

3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO ② 4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3③ 4NO ＋3O 2＋2H 2O===4HNO 3④ 2．不同情况及剩余气体的体积

续表 [例1] 将充满NO 2和O 2混合气体的10 mL 量筒，倒立在盛有水的水槽中，充分反应后，最后剩余1 mL 气体，问原混合气体中NO 2和O 2的体积各是多少？

解析：NO 2和O 2混合物溶于水后发生如下反应： 4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3

当V (NO 2)∶V (O 2

)＝4∶1时恰好反应完全。现剩余1 mL 气体，可能是O 2也可能是NO ，NO 是发生反应3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 所生成的，所以有两种可能的情况：

①若O 2剩余，则参加反应的NO 2和O 2为9 mL 。 根据4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3， 得V (NO 2)＝9 mL ×4

5＝7.2 mL ，

V (O 2)＝9 mL ×1

5

＋1 mL ＝2.8 mL 。

②若NO 剩余，即NO 2过量，则由3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 知，过量的NO 2为3 mL ，则4NO 2＋O 2＋2H 2O===4HNO 3中反应的NO 2和O 2共7 mL 。

V (NO 2)＝7 mL ×4

5＋3 mL ＝8.6 mL ，

V (O 2)＝7 mL ×1

5

＝1.4 mL 。

答案：若O 2过量，则V (NO 2)＝7.2 mL ，V (O 2)＝2.8 mL ；若NO 2过量，则V (NO 2)＝8.6 mL ，V (O 2)＝1.4 mL 。

(1)根据NO x、O2的体积及反应③④判断哪种气体过量。

(2)若只已知总体积及剩余体积，则剩余气体可能为O2或NO。

1．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立于水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是()

A．5∶3B．3∶5

C．3∶2 D．2∶3

解析：选C设混合气体中NO2的体积为x，差量法：

3NO2＋H2O===2HNO3＋NOΔV

3 mL 1 mL 2 mL

x50 mL－30 mL＝20 mL

3 mL x＝2 mL

20 mL，解得x＝30 mL。

则原混合气体中NO为50 mL－30 mL＝20 mL，所以V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶20 mL ＝3∶2。

1.酸雨——主要是由SO2和氮氧化物造成的；能使土壤酸化，腐蚀建筑物等。

2．光化学烟雾——主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的；危害人体健康，影响植物生长。

3．臭氧空洞——主要是氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的；使地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧。

4．温室效应——主要是由大气中CO2含量的不断增加造成的；会使全球气候变暖。

5．白色污染——形成原因是聚乙烯塑料的大量使用，随意丢弃；会破坏土壤结构和生态环境。

6．赤潮和水华——形成原因是生活污水、农业废水和某些工业废水的任意排放，使水体中的N、P等植物营养成分大量富集，导致藻类过度繁殖，鱼类死亡，水质恶化，若发生在淡水中称为“水华”，发生在海水中称为“赤潮”。

7．水俣病——含汞的工业废水引起的水体污染，可使鱼类中毒，人食用中毒后的鱼会造成人体汞中毒。