5.2.2 一氧化氮和二氧化氮 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

一氧化氮和二氧化氮 第五章 化工生产中的重要非金属元素 作者编号：35003 作者编号：35003 1.通过实验探究，了解一氧化氮与氧气反应、二氧化氮与水反应等性质，感受化学反应变化的奇妙 2.通过对氮氧化物的性质和转化实验，诊断并发展学生的观察、分析推理能力以及概念归纳能力。 作者编号：35003 情境1 认识雾霾——关注氮氧化物 1、雾霾是指各种源排放的污染物（如SO2、NOx、NH3、 CO、VOCs、PM等），在特定的大气流场条件下，经过一系列物理化学变化过程形成的细粒子，并与水汽相互作用导致的大气消光现象。 2、PM2.5是指直径小于或者等于2.5微米的大气颗粒物的总称。雾霾成分有硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物、炭黑 以及矿物粉尘等。 作者编号：35003 汽车尾气所含污染物主要是: CO、碳氢化合物(CnHm) 、氮氧化合物(NO和NO2) 、SO2、颗粒物以及含铅化合物。 汽车尾气中NOx 的产生： N2+O2 ==== 2NO 高温高压 2NO+O2= 2NO2 情境2 认识汽车尾气——关注氮氧化物 作者编号：35003 一氧化氮在治疗疾病中的突出应用 扩张血管、免疫、增强记忆等功能，NO被称为“明星分子” 作者编号：35003 一、一氧化氮的性质 1.物理性质 无色无味气体，不溶于水，密度比空气的略大。 （NO相对分子质量约为30） 2.化学性质 研究物质性质的角度： 物质类别通性角度、氧化还原角度、特性 作者编号：35003 实验一：NO和O2的反应 化学方程式：2NO+O2===2NO2 收集方法：排水法（NO与O2常温下反应） 现象：气体颜色由无色变为红棕色 还原剂：NO 氧化剂：O2 作者编号：35003 二、二氧化氮的性质 1.物理性质 红棕色有刺激性气味气体，密度比空气的大，易液化，易溶于水。 2.化学性质 实验二：NO2和H2O的反应 作者编号：35003 实验现象：液面逐渐上升，气体的红棕色消失，剩余的气体为无色。 化学方程式：3NO2+H2O===NO+2HNO3 (工业制硝酸的原理) 收集方法：向上排空气法 NO2既作氧化剂又作还原剂 作者编号：35003 NO和NO2的比较 NO NO2 氧化物类别 转化 无色无味气体 红棕色有刺激性气味的气体 不溶于水 易溶于水 排水法 向上排空气法 色、味、态 溶解性 收集方法 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O NO+2HNO3 非酸性氧化物(不成盐氧化物) 非酸性氧化物(不成盐氧化物) 作者编号：35003 作者编号：35003 思考： ①在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水， 用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，观察现象。 现象：无明显现象 原因：NO气体不能溶于水 作者编号：35003 现象：吸入空气中气体变为红棕色；再振荡后气体又变为无色，同时注射器的活塞向内移动。 原因：吸入空气后，NO与O2反应生成NO2，气体变为红棕色； 振荡后，NO2溶于水生成HNO3和NO，气体又变为无色， 同时气体的总体积有所减少。 思考： ②快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹，观察现象。振荡注 射器，再观察现象。 NO2化学性质：NO2和H2O的反应 作者编号：35003 快速吸入10ml空气后夹上弹簧夹，由于注射器中原有的NO与吸入的O2反应生成NO2，气体变为红棕色。此时，振荡注射器，由于产生的NO2易溶于水，而NO不溶于水。根据化学方程式，3NO2+H2O=2HNO3+NO(3体积的NO2气体溶于水产生1体积的NO气体)，体积减少，因此，振荡后，NO2溶于水生成硝酸和NO，气体变为无色，同时，由于气体体积减少，导致注射器活塞向内移动。 思考： ③如果要将注射器中的NO充分转化，可以采取什么措施？ 吸入空气，振荡，重复操作。 2NO+O2 2NO2 3NO2+H2O NO+2HNO3 ×2 + 4NO+3O2+2H2O 4HNO3 ×3 作者编号：35003 思考： ④上述实验对工业上生产硝酸有什么启示？ 向生产硝酸的尾气中通入氧气，利用氧气将NO氧化为NO2实现循环利用。 4 NO + 2H2O + 3O2 = 4HNO3 作者编号：35003 三、含氮氧化物 N2O NO N2O3 NO2 N2O5 +1 +2 +3 +4 +5 牙科麻醉剂 氧化剂 火箭燃料系统中氧化剂 作者编号：35003 氮氧化物的应用也非常广泛，例如N2O曾用做牙科麻醉剂，N2O3用做火箭燃料系统中氧化剂，而N2O5则由于其N元素化合价高，因此常用作氧化剂。 氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下： ①NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O ②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O (1)在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为________。 (2)在反应②中，氧化产物是________，还原产物是________(填化学式)。 (3)在反应①②中，参加反应的NaOH均为2 mol时，两个反应转移电子数的关系是①________②(填“＞”“＝”或“＜”)。 23∶15 NaNO3　 NaNO2 ＝ 作者编号：35003 作者编号：35003 请依据本节课的内容，解释‘’雷雨丰庄稼‘’的原理， 并用化学方程式解释 雷电发生时，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化为NO2，NO2溶于水生成HNO3,HNO3和土壤作用生成硝酸盐，NO3-可被植物吸收 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO N2+O2====2NO 放电 作者编号：35003 18 工业制硝酸 N2 H2 NH3 O2 O2 NO NO2 HNO3 H2O 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO N2+3H2 2NH3 高温、高压催化剂 4NH3+5O2 4NO+6H2O 催化剂 Δ 作者编号：35003 一氧化氮在治疗疾病中有多种应用。例如促进胰岛素分泌，预防糖尿病；对抗炎症及微生物入侵；放松动脉，降低血压；防治凝血，减少冠（guan 一声）心病和中风；增加脑血血流，提升记忆力等。 四、氮氧化物（NOX）的来源、危害和治理 1.氮氧化物（NOX）的来源 主要来源之一：汽车尾气 作者编号：35003 2.NOX的危害 主要危害：酸雨，光化学烟雾 作者编号：35003 方法1：SCR（选择性催化还原） 8NH3+6NO2 7N2+12H2O 催化剂 3.NOX的治理——工业“脱硝” 作者编号：35003 方法2：碱液吸收法 2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O 方法3：NSR(NOX储存还原) 作者编号：35003 方法4：汽车尾气催化转化器 2NOx+2xCO 2xCO2+N2 催化剂 作者编号：35003 一氧化氮 物理性质 无色、有毒、气体，不溶于水 化学性质 与氧气反应 二氧化氮 物理性质 红棕色，有毒，刺激性气味气体 化学性质 与水反应 作者编号：35003 N2+O2=2NO B. 2NO+O2=2NO2 C. 3NO2+H2O=2HNO3+NO D. 4NH3+5O2 ⇌ 4NO+6H2O 催化剂 △ 1.俗话说“雷雨发庄稼”这是因为雷雨天空气中的某些物质之间发生了一系列化学反应，最终产生了氮肥。下列不属于其中的反应的是(    ) 放电 D 作者编号：35003 作者编号：35003 2.每年春季是疾病、流行性传染病多发的季节。几年前的SARS至今让人心悸。最新的研究表明：一氧化氮吸入治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究证实，一氧化氮对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于一氧化氮的叙述不正确的是（ ） A．一氧化氮是一种无色的气体 B．常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合 C．含等质量氧元素的一氧化氮与一氧化碳的物质的量相等 D．一氧化氮不溶于水，能用排水法收集 B 作者编号：35003 作者编号：35003 3.对3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应的下列说法正确的是（ ） A.NO2是氧化剂，H2O是还原剂 B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2 C.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2 D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时，有3 mol电子发生转移 C 作者编号：35003 作者编号：35003 A.氮元素均被氧化 B.工业合成氨属于人工固氮 C.含氮无机物和含氮有机物可相互转化 D.碳、氢、氧三种元素也参与了氮循环 4.下列关于自然界中氮循环（如图）的说法不正确的是（ ） A 作者编号：35003 作者编号：35003 5.某集气瓶中的气体呈红棕色,加入足量水,盖上玻璃片振荡,得橙色溶液,气体颜色消失。再拿走玻璃片后,瓶中气体又变为红棕色,则该气体可能是下列混合气体中的( ) A.N2、NO2、Br2 B.NO2、NO、N2 C.NO2、NO、O2 D.N2、O2、Br2 A 思考：NO2和Br2蒸汽都是红棕色，请复习相关性质，找出鉴别方法。 相同点;①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成； ③均可与碱反应；④均为红棕色 鉴别方法：所以不能用淀粉­-KI试纸、pH试纸、NaOH溶液来鉴别， 可以用下列方法鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4溶液；③用水洗法 作者编号：35003 作者编号：35003 6.NO中有少量的NO2除去方法为( ) A.通过盛有浓H2SO4的洗气瓶 B.通过盛有无水CaCl2的干燥管 C.先通过盛有浓H2SO4的洗气瓶,然后再通过盛有水的洗气瓶 D.先通过盛有水的洗气瓶,然后再通过盛有浓H2SO4的洗气瓶 D 作者编号：35003 作者编号：35003 7.有一充有20 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为（ ） A.3:2 B.2:3 C.1:4 D.4:1 B 差量法 作者编号：35003 作者编号：35003 8.在一大试管中装入10 mL NO，倒立于水槽中，然后慢慢地通入10 mL O2,下面有关实验最终状态的描述中，正确的是（ ） 试管内气体呈红棕色 B. 试管内气体无色，是NO C. 试管内气体无色，是O2 D. 试管内液面下降 C 温馨提示：氮的氧化物与O2的混合气体溶于水时,剩余的气体可能是O2,也可能是NO,但不可能是NO2,因为NO2会与水反应生成HNO3和NO。 作者编号：35003 作者编号：35003 9.将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中，经足够长的时间后，试管内气体的体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中N2和NO2的体积比（ ） A．1∶1　　　B．1∶2 　　　C．1∶3　　　　 D．3∶1 C 作者编号：35003 作者编号：35003 10.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．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2 C．V2>V3>V1 D．V3 > V1>V2 D 作者编号：35003 作者编号：35003 11.将容积为50 mL的量筒充满二氧化氮和氧气的混合气体，将量筒倒置在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5 mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是__________或________。 总方程式法 18：7 43：7 作者编号：35003 作者编号：35003 12.一定条件下，将6体积的NO2和一定体积的NO与4.5体积的氧气组成的混和气体置于试管中。将试管倒置于水中，充分反应后，剩余1.5体积气体，则原NO体积可能为（ ） A.2体积 B.3体积 C.4体积 D.5.5体积 AD 氮氧化物的组成转换及原子守恒 总结：4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,都与N2O5+H2O =2HNO3等效。 作者编号：35003 作者编号：35003 13.为了探究几种气态氧化物的性质,某同学设计以下实验。用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气体,倒置在水槽中。然后,分别缓慢通入适量氧气或氯气,如图所示。一段时间,A、B装置中集气瓶充满溶液,C装置中集气瓶里还有气体。 (1)如果装置A中通入氧气恰好使液体充满集气瓶,假设瓶内液体不向外扩散。①写出总反应的化学方程式:________________;该实验对工业上生产硝酸的启示是______________。 ②假设实验条件下,气体摩尔体积为a L·mol-1,计算集气瓶里溶液的物质的量浓度为_________。 1/𝑎 mol·L-1 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 在吸收器里充入足量空气 作者编号：35003 作者编号：35003 (2)实验前在C水槽里滴加几滴紫色石蕊溶液,通入氧气后,实验现象可能为________________;发生反应的化学方程式为_________________; C装置实验可以探究酸雨变化过程。 2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 红色由浅变深 13.为了探究几种气态氧化物的性质,某同学设计以下实验。用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气体,倒置在水槽中。然后,分别缓慢通入适量氧气或氯气,如图所示。一段时间,A、B装置中集气瓶充满溶液,C装置中集气瓶里还有气体。 作者编号：35003 作者编号：35003 (3)溶液充满集气瓶后,在B水槽里滴加硝酸钡溶液,可能观察到的现象为____________;写出有关离子方程式:_____________________。证明B水槽反应后溶液里有氯离子的操作方法是_____________________。 Cl2+SO2+2H2O=2Cl-+SO42-+4H+、 Ba2++SO42-=BaSO4↓ 取少量反应后的溶液于试管中,向试管里加入过量的硝酸钡溶液,待沉淀完全后,静置,取上层清液滴加硝酸银溶液,若产生白色沉淀,则说明原溶液中含有Cl- 13.为了探究几种气态氧化物的性质,某同学设计以下实验。用三只集气瓶收集二氧化硫、二氧化氮气体,倒置在水槽中。然后,分别缓慢通入适量氧气或氯气,如图所示。一段时间,A、B装置中集气瓶充满溶液,C装置中集气瓶里还有气体。 作者编号：35003 作者编号：35003 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.70 $$