新课标同步导学高一化学课件：第四章 非金属及其化合物 第三节 硫和氮的氧化物第2课时 二氧化氮与一氧化氮  大气污染 59页

第 2 课时　二氧化氮与一氧化氮　 大气污染 在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷”。经常电闪雷鸣，狂风暴雨，把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛，四季常青。你知道这是为什么吗？ 1 ．了解氮的氧化物的主要性质和应用。 2 ．了解氮的氧化物及硫的氧化物对环境质量的影响。 3 ．掌握氮的氧化物与氧气混合溶于水的计算技巧。 1 ． 氮气 N 2 占空气体积的 ___ 左右，在放电或高温条件下， N 2 与 O 2 反应的化学方程式为： ______________________ 。 2 ． 一氧化氮和二氧化氮 (1) 物理性质 色、态 气味 密度 溶解性 毒性 NO _____ _____ _____ _____ __________ ____ NO 2 _______ _____ ____________ 比空 气 ___ 易溶 于水 ____ 无色 气体 无味 略大 微溶 于水 有毒 有毒 红棕色 气体 刺激性 气味 大 (2) 化学性质 ①常温下， NO 不稳定，易与 O 2 结合。 化学方程式为 ___________________ 。 ② NO 2 溶于水时与水发生反应。 化学方程式为： _________________________ 。 2NO ＋ O 2 ===2NO 2 3NO 2 ＋ H 2 O===2HNO 3 ＋ NO 2 ． 氮的氧化物溶于水的可能情况 序号 气体 反应 剩余气体 Ⅰ NO 2 ① NO Ⅱ NO 2 ＋ NO ① NO [ 温馨提示 ] 　 (1) 氮的氧化物或氮的氧化物与 O 2 的混合气体溶于水时，剩余的气体可能是 O 2 ，也可能是 NO ，但不可能是 NO 2 ，因为 NO 2 会与水反应又生成 NO 。 (2) 对于连续发生的化学反应，可用化学方程式叠加的反应而得到复合反应，解决问题更简便。 1 ．同温同压下，在三支相同体积的试管中分别充有等体积混合的 2 种气体，它们是① NO 和 NO 2 ；② NO 2 和 O 2 ；③ NH 3 和 N 2 。现将三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 V 1 、 V 2 、 V 3 ，则下列关系正确的是 ( 　　 ) A ． V 1 >V 2 >V 3 　 B ． V 1 >V 3 >V 2 C ． V 2 >V 3 >V 1 D ． V 3 >V 1 >V 2 答案： 　 B 1 ． SO 2 和 NO 2 的主要来源 (1)________ 和 _________ 的金属矿物的燃烧或 冶炼； (2)_____ 尾气、硫酸厂、硝酸厂的尾气。 煤、石油 某些含硫 汽车 2 ． 危害 (1) 引起 _____ 污染，直接危害人体健康。 (2) 溶于水形成酸雨。 3 ． 酸雨 (1) 概念： _______ 的降水称酸雨，主要是大气 中的 ____ 和 ____ 溶于水造成的。 大气 pH<5.6 SO 2 NO 2 (2) 形成原理 ① H 2 SO 4 的生成 _____________________ _______________________ ② HNO 3 的生成 _________________________ 2H 2 SO 3 ＋ O 2 ===2H 2 SO 4 3NO 2 ＋ H 2 O===2HNO 3 ＋ NO (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。 4 ． 防治措施 (1) 调整 __________ ，发展 __________ 。 (2) 研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少 _________ 和 _________ 的排放。 (3) 加强工厂废气的回收处理。 (4) 改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气排放标准。 能源结构 清洁能源 二氧化硫 氮氧化物 　中学化学中常涉及的环境污染及其防治 1 ． 常见环境污染 (1) 酸雨 —— 形成原因主要是由 SO 2 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 —— 主要是由于大气中 CO 2 含量的不断增加造成的；会使全球气候变暖，冰川融化使海平面上升，并释放有毒气体。 (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 —— 形成原因是含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放；会使藻类过度繁殖，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”。 2 ． SO 2 、 NO 2 的吸收 (1) 碱液吸收 ① SO 2 ＋ 2NaOH===Na 2 SO 3 ＋ H 2 O ② NO 2 ＋ NO ＋ 2NaOH===2NaNO 2 ＋ H 2 O 2NO 2 ＋ 2NaOH===NaNO 3 ＋ NaNO 2 ＋ H 2 O 2 ． 2010 年世界环境日 (6 月 5 日 ) 的主题是：多个物种、一颗星球、一个未来。中国主题：低碳减排、绿色生活。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 SO 2 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 解析： 　因为化石燃料的燃烧过程中，会产生 SO 2 及氮的氧化物，导致空气污染。 答案： 　 D 下图室温下向盛有 3.0 mL NO 的试管中缓缓通入 1.5 mL O 2 ( 所有气体体积均在标准状况下测定 ) 。 试回答下列问题： (1) 写出观察到的现象 ( 可不写满，也可补充 ) ； ① _________________________________ ； ② _________________________________ ； ③ _________________________________ 。 (2) 最终试管中剩余的气体是 ________ ，体积为 ________ 。 解析： 　 (1) 通入的 O 2 与 NO 发生反应：① 2NO ＋ O 2 ===2NO 2 ，所以看到有红棕色气体生成。生成的 NO 2 溶于水；② 3NO 2 ＋ H 2 O===2HNO 3 ＋ NO ；①②两反应的总方程式为：③ 4NO ＋ 3O 2 ＋ 2H 2 O===4HNO 3 ，气体被消耗，所以又会看到试管内液面上升。 V(NO) ∶ V(O 2 ) ≠ 4 ∶ 3 ，故最后有气体剩余，不论剩余 NO 还是 O 2 ，都为无色气体，此为看到的第三个现象。 答案： 　 (1) ①通入 O 2 ，试管内气体变为红棕色；②试管内液面上升；③最后试管内剩余一种无色气体 (2)NO 　 1.0 mL 1 ．将装有 30 mL NO 和 NO 2 ( 设无 N 2 O 4 ) 混合气体的试管倒立在水中，经过足够长时间，到水面不再上升为止，此时试管内剩余气体的的体积为 16 mL 。求原混合气体中 NO 和 NO 2 的体积。 答案： 　 V(NO) ＝ 9 mL ， V(NO 2 ) ＝ 21 mL 。 工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有 N 2 、 O 2 外，还含有 SO 2 、微量的 SO 3 和酸雾。为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，应尽可能将尾气中的 SO 2 转化为有用的副产品。请按要求回答下列问题： (1) 将尾气通入氨水中，能发生多个反应，写出其中可能发生的两个氧化还原反应的化学方程式： ________________________ 、 ________________________ 。 (2) 在尾气与氨水反应所得到的高浓度溶液中，按一定比例加入氨水或碳酸氢铵，此时溶液的温度会自行降低，并析出晶体。①导致溶液温度降低的原因可能是 ____________________________ ；②析出的晶体可用于造纸工业，也可用于照相用显影液的生产。已知该结晶水合物的相对分子质量为 134 ，则其化学式为 _______________ 。 (3) 能用于测定硫酸尾气中 SO 2 含量的是 ________( 填字母 ) 。 A ． NaOH 溶液、酚酞试液　　　　　 B ． KMnO 4 溶液、稀 H 2 SO 4 C ．碘水、淀粉溶液 D ．氨水、酚酞试液 解析： 本题以工业制硫酸尾气处理为主线，考查学生设计实验方案，并对实验现象进行分析和解答的能力。 (1) 因尾气中含有 SO 2 ，所以通入氨水易生成 H 2 SO 3 、 (NH 4 ) 2 SO 3 或 NH 4 HSO 3 ，它们易被 O 2 氧化。涉及的氧化还原反应有： 2H 2 SO 3 ＋ O 2 ===2H 2 SO 4, 2(NH 4 ) 2 SO 3 ＋ O 2 ===2(NH 4 ) 2 SO 4, 2NH 4 HSO 3 ＋ O 2 ===2NH 4 HSO 4 ， (2) ①温度自行降低，自然联想到是反应吸收了热量所致。 ②结合 SO 2 与氨水反应可能的生成产物与结晶水合物的相对分子质量为 134 ，可知该物质为 (NH 4 ) 2 SO 3 ·H 2 O 。 (3) 尾气中除 SO 2 外还有部分 SO 3 和酸雾，可消耗 NaOH 溶液和氨水，从而影响测定 SO 2 的含量，故 A 、 D 选项错误。 答案： 　 (1)2H 2 SO 3 ＋ O 2 ===2H 2 SO 4 2(NH 4 ) 2 SO 3 ＋ O 2 ===2(NH 4 ) 2 SO 4 2NH 4 HSO 3 ＋ O 2 ===2NH 4 HSO 4 ( 任填两个 ) (2) ①反应吸热　② (NH 4 ) 2 SO 3 ·H 2 O (3)B 、 C 2 ．为了让更多的年轻人关注日益严重的全球气候变暖问题，英国一位地产富豪在伦敦开设了一家环保夜总会，内容有三大特色：①地板可以发电，②酒精饮品来自有机绿色食品 ( 主张素食是消除温室效应立竿见影的措施 ) ，③绿色交通可免费入场。环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，各种污染数不胜数。下列名词与环境污染无关的是 ( 　　 ) ①白色垃圾　②潮汐　③酸雨　④光化学烟雾　⑤臭氧空洞 ⑥可吸入颗粒物　⑦赤潮　⑧绿色化学 A ．①⑦　　 B ．②⑤ C ．②⑧ D ．⑦⑧ 解析： 　潮汐是自然现象；白色垃圾主要是难降解的白色塑料，会造成土壤污染；酸雨是氮的氧化物和硫的氧化物造成的污染；光化学烟雾是氮的氧化物等排放造成的；臭氧空洞由氟氯烃等物质造成的；赤潮是水体的富营养化造成的，其危害是造成水中溶解氧减少，导致生物死亡。 答案： 　 C 热点实验　酸雨成分和成因的实验探究 [ 探究举例 ] 　 (2010· 天津高一检测 ) 科学兴趣小组为了研究酸雨的成分及成因，对取得的酸雨样品进行了 pH 的测定，随时间推移，得到了如下的实验数据。 时间 (h) 开始 8 16 24 32 40 48 pH 5.0 4.8 4.5 4.3 4.2 4.0 4.0 (1) 雨水样品放置时， pH 变化的主要原因为： ____________________________( 用化学方程式表示 ) ，由此可以得出酸雨形成的过程可能是 ________________________________________________________________________ 。 (2) 下列各选项是酸雨给人类造成的危害，其中不正确的是 ________ 。 A ．腐蚀建筑物、雕塑等　　　　　 B ．污染水源 C ．改良碱性土壤 D ．损害庄稼 (3) 现有以下几种措施：①对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理，②少用原煤作燃料，③燃煤时鼓入足量空气，④开发清洁能源。其中能减少酸雨产生的措施是 ________ 。 A ．①②③ B ．②③④ C ．①②④ D ．①③④ (4) 实验室中进行 SO 2 的制备及性质实验时，在装置最后必须有 ________ 装置，所选试剂为 ________ ，发生反应的离子方程式为 _______ ___________________ 。 (5) 为了减少煤燃烧时向大气排放的二氧化硫，不同的地方往往采取不同的“固硫”方法。 ①火力发电厂常用氢氧化钙的悬浊液吸收煤燃烧时产生的二氧化硫气体，并用来制取石膏 (CaSO 4 ·2H 2 O) ，有关反应的化学方程式为： ___________________________________ ， __________________________ ， _________ 。 ②硫酸工业中常用浓氨水来吸收二氧化硫，有关的化学方程式为： _________________________________ ， _________________________________ 。 解析： 　 (1) 酸雨主要是 SO 2 及 NO 2 等溶于水生成的，故酸雨的成分中既含有 HNO 3 ，也含有 H 2 SO 3 、 H 2 SO 4 等， H 2 SO 3 不稳定，具有强的还原性，可被空气中的 O 2 氧化为 H 2 SO 4 ，故氧化后溶液的酸性变强， pH 减小。 (2) 酸雨危害极大，会危害农作物、森林、草原、鱼类、建筑物、工业设备、电信电缆等。 (3) 要减少酸雨的产生，首先要了解大气中二氧化硫的来源。大气中二氧化硫的来源主要是化石燃料的燃烧，以及含硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥、造纸等生产过程产生的尾气。因此少用煤作燃料以及对燃料进行脱硫处理，是减少酸雨的 有效措施。开发新能源如氢能、核能等可以从根本上杜绝二氧化硫的产生，燃煤时鼓入足量空气不会减少 SO 2 的排放。 答案： 　 (1)2H 2 SO 3 ＋ O 2 ===2H 2 SO 4 雨水溶解 SO 2 生成 H 2 SO 3 ， H 2 SO 3 被空气中的氧气氧化为 H 2 SO 4 ，降落下来而形成酸雨　 (2)C 　 (3)C 　 (4) 尾气吸收　 NaOH 溶液 1 ．环保部门每天通过新闻媒体向社会发布以污染物浓度为标准确定空气质量的信息。这些污染物是 ( 　　 ) A ．二氧化硫、氮氧化物、悬浮粒子 B ．二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳 C ．三氧化硫、氮氧化物、悬浮粒子 D ．稀有气体、氮氧化物、悬浮粒子 解析： 　 CO 、 SO 3 、稀有气体不作为污染物标准。 答案： 　 A 2 ．实验室制取下列气体，只能用排水集气法收集的气体是 ( 　　 ) A ． NO 2 　　　 B ． NO C ． H 2 D ． Cl 2 解析： 　 NO 2 、 Cl 2 能与 H 2 O 反应， H 2 可用排水法，也可以用向下排空气法收集， NO 能与 O 2 反应生成 NO 2 ，不能用排空气法收集。 答案： 　 B 3 ．某无色透明的混合气体中可能含有 Cl 2 、 O 2 、 SO 2 、 NO 、 NO 2 中的两种或多种气体。现将此混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，向剩余气体中通入空气，很快变为红棕色。下列对于原混合气体成分的判断中正确的是 ( 　　 ) A ．肯定有 SO 2 和 NO B ．肯定没有 Cl 2 、 O 2 和 NO 2 C ．可能有 Cl 2 和 O 2 D ．肯定只有 NO 解析： 　该混合气体为无色气体，故一定不含 Cl 2 和 NO 2 ，也不可能是 O 2 和 NO 同时存在，混合气体通过品红溶液后，品红溶液褪色，故一定含有 SO 2 ；剩余气体排入空气中，很快变为红棕色，所以还含 NO ，则一定不含 O 2 。 答案： 　 B 4 ．在体积为 V L 的密闭容器中通入 a mol NO 和 b mol O 2 ，反应后容器内氮原子数和氧原子数之比为 ( 　　 ) A ． a ∶ b B ． a ∶ 2b C ． a ∶ (2a ＋ b) D ． a ∶ (a ＋ 2b) 解析： 　解本题不必写化学方程式，由 N 、 O 原子守恒即可解得： n(N) ＝ a mol ； n(O) ＝ (a ＋ 2b)mol ，即 N(N) ∶ N(O) ＝ n(N) ∶ n(O) ＝ a ∶ (a ＋ 2b) 。 答案： 　 D 5 ．把 3 体积 NO 2 气体，依次通过装有能充分满足反应需要的如下物质的装置：饱和 NaHCO 3 溶液、浓 H 2 SO 4 和 Na 2 O 2 ，最后用排水法把残留气体收集在集气瓶中，则集气瓶中收集到的气体是 ________ ，其体积为 ________ 体积。 解析： 　 具体反应的化学方程式为： 3NO 2 ＋ H 2 O===2HNO 3 ＋ NO HNO 3 ＋ NaHCO 3 ===NaNO 3 ＋ CO 2 ↑ ＋ H 2 O 2CO 2 ＋ 2Na 2 O 2 ===2Na 2 CO 3 ＋ O 2 依据 NO 2 的起始量进行求解。 答案： 　 O 2 　 0.25 练规范、练技能、练速度