5化学必修一第四第三节第2课时氮和氮的氧化物大气污染物练习题969.pdf

第 2 课时 氮和氮的氧化物 大气污染物 1.认识一氧化氮、二氧化氮的性质，熟知氮的氧化物溶于水发生反应的化学方程式。2知道氮的氧化物(NO2)、硫的氧化物(SO2)是主要的大气污染物及防治措施。氮及其氧化物 1氮气(1)物理性质：无色、无味、难溶于水，密度与空气相近，约占空气体积的 4/5。(2)化学性质 通常情况下，较稳定，与其他物质不反应。放电或高温下，能与氧气反应生成 NO，化学方程式为 N2O2=放电或高温2NO。2一氧化氮和二氧化氮(1)物理性质 色、态 气味 密度 水溶性 毒性 NO 无色气体 无味 比空气略大 不溶于水 有毒 NO2 红棕色气体 刺激性气味 比空气大 易溶于水 有毒(2)化学性质 常温下，NO 不稳定，易与 O2化合，化学方程式为 2NOO2=2NO2。NO2溶于水时与水发生反应，化学方程式为 3NO2H2O=2HNO3NO。3氮的氧化物与 O2、H2O 反应的实验探究(1)实验过程 实验装置 实验步骤 将盛有 NO2的试管倒置在水中 向试管入少量 O2 持续通入少量 O2，直至试管充满水 现象 红棕色气体逐渐变为无色 试管液面上升至试管容积的 2/3处 无色气体变为红棕色后又变为无色 试管液面上升 无色气体变为红棕色后又变为无色 液面逐渐上升，气体体积逐渐缩小，最终试管充满水 反应 3NO2H2O=2HNO3NO 2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO(2)对工业生产硝酸的启示 工业上生产硝酸时，向吸收后的废气中再通入适量的氧气或空气，充分利用原料，并能减少 NO 的排放以保护环境。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)NO 和 NO2都是无色有毒气体。()(2)NO2既有氧化性，又有还原性。()(3)因为 NO 有毒，所以在医学上无法使用该物质。()(4)因为 NO 的密度与空气很接近，且易与 O2化合生成 NO2，所以不能用排空气法收集。()(5)N2与空气中的 O2在高温下可直接反应生成 NO2。()(6)NO2易溶于水生成 HNO3，故 NO2是酸性氧化物。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2下列关于氮气性质的说法中，错误的是()A氮在自然界中既以游离态存在又以化合态存在 B通常情况下，氮气性质很不活泼 C可在氧气中燃烧生成一氧化氮 D大气、陆地和水体中的氮元素在不停地进行着氮的循环 解析：选 C。通常情况下，氮气性质很不活泼，在放电或高温条件下，能跟氧气反应。3下列关于一氧化氮的叙述正确的是()A一氧化氮是一种红棕色的气体 B常温常压下，一氧化氮不能与空气中的氧气直接化合 C一氧化氮可由氮气和氧气在放电条件下直接化合得到 D一氧化氮易溶于水，只能用向上排空气法收集 答案：C 氮的氧化物溶于水的计算 1反应原理 反应：3NO2H2O=2HNO3NO；反应：2NOO2=2NO2；反应24NO2O22H2O=4HNO3；反应234NO3O22H2O=4HNO3。2计算类型(1)(2)(3)(4)若将 a mol NO、b mol NO2和 c mol O2同时通入水中，没有气体剩余，则 a、b、c 应满足34a14bc。将 V mL NO 和 NO2的混合气通过水吸收后，得到 a mL 无色气体A，将此无色气体A 与等体积 O2混合，再通过水充分吸收后，收集到 5 mL 无色气体 B。试回答：(1)A 气体是_，B 气体是_。(2)a_。解析(1)NO2溶于水生成 NO，故 A 为 NO，NO 与 O2通入水中发生反应 4NO3O22H2O=4HNO3，当 NO 和 O2等体积混合时，O2过量，故 B 为 O2。(2)4NO 3O22H2O=4HNO3 a mL 3a4 mL 依题意：a3a45，解得 a20。答案(1)NO O2(2)20 若已知例题中 V40，请计算原混合气体中 NO 和 NO2的物质的量之比。解析：设混合气体中 NO2的体积为 x，3NO2H2O=2HNO3NOV 3 1 2 x 40 mL20 mL20 mL 3x220，x30 mL，则其中 NO 为 40 mL30 mL10 mL，故原混合气体中 NO 与 NO2的物质的量之比为 13。答案：n(NO)n(NO2)13 氮的氧化物的性质 1下列关于 NO 和 NO2的叙述正确的是()ANO 是酸性氧化物 BNO2具有漂白性 C含等质量的氧元素的 NO 和 CO 的物质的量相等 DNO2可用排水法收集 答案：C 2(2017荆州高一检测)为了有效实现 NO 和 NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置，并检查装置气密性，实验前用排水法收集半瓶 NO 气体。(1)打开止水夹，推动针筒活塞，使 O2进入烧瓶。关闭止水夹，首先观察到烧瓶中的现象：_ _，产生此现象的化学反应方程式为_。(2)轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象为 _；_。产生此现象的化学反应方程式为_ _。答案：(1)烧瓶中气体由无色变为红棕色 2NOO2=2NO2(2)烧瓶中红棕色气体又变为无色 烧杯中水倒吸到烧瓶中(或烧瓶中液面上升)3NO2H2O=2HNO3NO 有关氮的氧化物溶于水的计算 3将盛有 N2和 NO2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中 N2和 NO2的体积比是()A11 B12 C13 D31 解析：选 C。将试管倒立于水中，只有 NO2和 H2O 反应，生成的 NO 与不反应的 N2为剩余气体。设原混合气体的体积为 V，NO2的体积为 x，根据差量法求解：3NO2H2O=2HNO3NO V减 3 1 2 x V2 解得：x3V4，V(N2)V3V4V4，故V（N2）V（NO2）13。4 一定条件下，将等体积的 NO 和 O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的()A.14 B.34 C.18 D.38 解析：选 C。NO、O2、H2O 之间的反应，先判断是否过量，若过量，找出剩余的气体，计算其体积是多少，最后算出剩余气体的体积占原总体积的分数。由方程式 4NO3O22H2O=4HNO3计算，NO 和 O2等体积混合，剩余 O214体积，是原混合气体的18。SO2和 NO2对大气的污染 1SO2与 NO2的主要来源、危害和防治(1)来源SO2：主要来源于煤、石油和某些含硫的金属 矿物的燃烧或冶炼NO2：主要来自汽车尾气(2)危害引起大气污染，直接危害人体健康溶于水形成酸雨(3)防治调整能源结构，发展清洁能源研究煤的脱硫技术，改进燃烧技术，减少二氧 化硫和氮氧化物的排放加强工厂废气的回收处理改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放 2酸雨(1)概念：pH5.6 的降雨。(2)成因：主要是大气中的 SO2和 NO2溶于水形成的。(3)类型(写出反应的化学方程式)硫酸型：SO2H2SO3H2SO4。化学方程式：SO2H2OH2SO3、2H2SO3O2=2H2SO4。硝酸型：NO2HNO3。化学方程式：3NO2H2O=2HNO3NO。(4)危害 直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化。加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)温室效应主要是空气中 SO2的含量升高造成的。()(2)严格控制汽车尾气的排放，可有效减少氮氧化物对大气的污染。()(3)光化学烟雾主要是由 SO2造成的。()(4)工业上大量燃烧化石燃料，是造成酸雨的主要原因。()(5)pH43，故最后有气体剩余，为无色气体。(3)设 1.5 mL O2全部参加反应，由上述分析知：V反应(NO)V反应(O2)431.5 mL432.0 mL，而 NO 的总体积是 3.0 mL，故剩余NO气体 1.0 mL。答案：(1)通入 O2，试管气体变为红棕色 试管液面升高 最后试管剩余一种无色气体(2)2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO(3)NO 1.0 mL 能力提升 12近年来我国汽车销量大幅增长，同时也带来了严重的空气污染。汽车尾气装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说确的是()A反应中 NO 为氧化剂，N2为氧化产物 B汽车尾气的主要污染成分包括 CO、NO 和 N2 CNO 和 O2必须在催化剂表面才能反应 D催化转化总反应为 2NOO24CO=催化剂4CO2N2 解析：选 D。根据题图可知，在没有催化剂的情况下，NO 首先与 O2反应生成 NO2：2NOO2=2NO2；NO2具有较强的氧化性，CO 具有还原性，二者在催化剂表面发生氧化还原反应生成 CO2和 N2：2NO24CO=催化剂N24CO2；反应反应可得催化转化总反应：2NOO24CO=催化剂4CO2N2，在此反应中，NO、O2是氧化剂，N2是还原产物，CO2既是氧化产物，又是还原产物，A 错误，D 正确；N2不是汽车尾气排放的污染物，B 错误；NO 在常温下就可以和 O2反应转化为 NO2，C 错误。13(2017高一检测)将 3 体积的 NO2，依次通过下列三个分别装有过量NaHCO3饱和溶液、浓硫酸、Na2O2的装置后，用排水法把残留的气体收集到集气瓶中，集气瓶气体体积(同温同压下测定)应为()A1 体积 NO B2 体积 NO2和 0.5 体积 O2 C2 体积 O2 D0.25 体积 O2 解析：选 D。根据 3NO2H2O=2HNO3NO 可知，设 NO2为 3 mol 时，有 2 mol HNO3和 1 mol NO 生成；根据 HNO3NaHCO3=NaNO3H2OCO2可知，2 mol HNO3与足量 NaHCO3反应有 2 mol CO2产生；根据 2CO22Na2O2=2Na2CO3O2可知，2 mol CO2与足量 Na2O2反应有 1 mol O2产生。1 mol NO 和 1 mol O2反应生成 1 mol NO2，剩余 0.5 mol O2。用排水法收集时，发生反应 4NO2O22H2O=4HNO3，由此可知最后剩余 0.25 mol O2。14(2017高一检测)将盛有 12 mL NO2和 O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余 2 mL 无色气体，则原混合气体中 O2的体积和剩余的 2 mL 气体可能分别是()A1.2 mL，NO B2.4 mL，O2 C3.5 mL，O2 D4 mL，NO 解析：选 A。剩余 2 mL 气体可能是 NO 或 O2，分两种情况讨论。(1)若剩余的是 NO，可以看成发生了反应：4NO2O22H2O=4HNO3，剩余的 NO2又与水作用，最终有 2 mL NO 产生。由反应 3NO2H2O=2HNO3NO 得，剩余的 NO2体积为 2 mL36 mL。则原有 O2体积为(12 mL6 mL)1411.2 mL。(2)若剩余的是 O2，则参加反应的 NO2和 O2的体积为 12 mL2 mL10 mL，NO2和O2的混合气体按反应 4NO2O22H2O=4HNO3进行。所以 NO2的体积为 10 mL4148 mL，O2体积为 12 mL8 mL4 mL。15(2017高一测试)我国农业生产因遭受酸雨而造成的损失每年高达 15 亿元。为了有效控制酸雨，目前国务院已批准了酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案等法规。某实验小组采集硫酸型酸雨样品，随着时间的推移，多次测定该样品的 pH，得到了表中数据：(已知 pH 越小，溶液的酸性越强)时间(h)0 8 16 24 32 40 48 pH 5.0 4.8 4.5 4.3 4.2 4.0 4.0(1)酸雨样品放置时 pH 变化的主要原因是(用化学方程式表示)_。(2)如果将刚取样的上述酸雨和自来水混合，pH 将_(填“增大”“减小”或“不变”)，原因是(用化学方程式表示)_。(3)你认为减少酸雨产生可采取的措施是_。少用煤作燃料 把工厂烟囱造高 燃料脱硫 在已酸化的土壤中加石灰 开发新能源 A B C D 解析：(1)酸雨放置时 pH 变小，其原因是雨水中的 H2SO3被空气中的 O2氧化所致。(2)雨水和自来水混合，应考虑 H2SO3与自来水中的 Cl2发生氧化还原反应而生成硫酸和盐酸，使酸性增强。(3)减少酸雨的形成必须减少 SO2的排放，将煤转化为清洁能源，燃料脱硫、固硫，开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有效措施。答案：(1)SO2H2OH2SO3，2H2SO3O2=2H2SO4 (2)减小 H2SO3Cl2H2O=2HClH2SO4(3)C 16(2017高一测试)氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾。因此必须对含有氮氧化物的废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：NO2NO2NaOH=2NaNO2H2O 在该反应中，氧化剂是_，还原剂是_。(2)汽车尾气中含有一氧化氮和一氧化碳，经过排气管中的催化转化器转化为对大气无污染的物质。写出该反应的化学方程式：_。(3)在一定条件下氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式：_。解析：(1)在该反应中 NO2中的氮元素化合价降低作氧化剂，NO 中的氮元素化合价升高作还原剂。(2)根据质量守恒定律结合题目信息可知，一氧化氮与一氧化碳反应后生成的对大气无污染的物质应为氮气和二氧化碳。(3)根据质量守恒定律结合题目信息可知，氨气和二氧化氮反应后生成的无污染的物质为氮气和水。答案：(1)NO2 NO(2)2NO2CO=催化剂N22CO2 (3)6NO28NH3=一定条件7N212H2O