氮氧化物的产生及转化

第2节氮的循环（第一课时）氮氧化物的产生及转化课前准备：1、查找氮循环的资料，小组合作画出氮循环图示，写出短文。2、氮循环中涉及到哪些物质，写出化学式，并从不同的角度对这些含氮物质分类。天上人间地下N2NONO2HNO3NH3NH3、NH4+、NO3—NH3N2NONO2HNO3NH4NO3氢化物单质氧化物酸盐-30+2+4+5-3+5教学目标1、认识氮循环中的重要物质，认识氮及其两种氧化物在生产生活中的应用和对生态环境的影响。2、通过了解固氮的两种形式，认识氮在一定条件下能够与氧气、氢气发生反应。3、了解氮的两种氧化物性质及在自然界中形成硝酸的过程。1、根据研究物质性质的方法和程序及氮气的化合价并联系生活实际，预测N2性质如何？探究一氮气的性质2、通过预习写出反应的化学方程式。判断N2是做了氧化剂还是还原剂？3、什么是氮的固定？有哪两种形式？游离态化合态氮的固定放电如：N2+O22NON2+3H22NH3概括·整合：人工固氮生物固氮高能固氮自然固氮氮的固定有关氨的合成史你了解吗？合成氨仿生固氮氮气是无色无味难溶于水的气体化学性质很稳定(3)据你所知，氮气有哪些用途？保护气、冷藏食品致冷剂制氨气、硝酸、化肥1、下列过程属于人工固氮的是（）A.分离液态空气制氮气B.闪电时N2转化为NOC.合成氨D.豆科作物根瘤菌将N2转化为NH3C1、NO、NO2的物理性质如何？2、NO、NO2典型反应为？用双线桥法分析NO2与水的反应。填入表格中通过以上实验并结合课本概括：探究二氮的氧化物性质观察实验，你看到什么现象？得出什么结论？NONO2物理性质化学性质无色气体难溶于水，剧毒！红棕色有刺激性气味气体，易溶于水，剧毒！2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO0.005mol×30g/mol+0.045mol×46g/mol0.05mol==44.4g/molM1==（体积比）138依题意：3/2x+y/2==0.03mol依题意：y/2+z==0.03mol解得：y==0.04mol0.004mol×46g/mol+0.01mol×92g/mol0.05mol==55.2g/molM2==转换机智在化学计算中的应用左香华（广东省深圳市宝安区教研室，广东深圳518101）转换机智是人们在解决问题的过程中，利用知识之间的相互联系，把题目中的已知条件或所求问题转换成自已熟悉的便于理解的，且又易作出判断的等价形式的思维过程。转换的特征是“等价”，转换的目的是便于解决原问题。一、利用极限思维的观点将三组份体系转化为两组份体系【例1】0.03mol铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物（NO、NO2、N2O4）混合气体共0.05mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是（2002年上海市高考题）（A）30（B）46（C）50（D）66【解析】：设生成的气体产物中NO、NO2、N2O4的物质的量分别为x、y、z按极限思维的观点，将三组分体系转化为二组分体系。①若气体产物中只生成NO、NO2的混合物。则由3Cu～2NOCu～2NO232123/2xxy/2yx+y==0.05mol解得：x==0.005moly==0.045mol②若气体产物中只生成NO2、N2O4的混合物则由Cu～2NO2Cu～N2O4y/2yzzy+z===0.05molz==0.01mol∴M1＜M＜M2，即44.4＜M＜55.2。故答案为（B）（C）。评述：按平均值法的思想，似乎所求答案在30（最小的相对分子质量）和92（最大的相对分子质量）之间，但需注意到此处给定了铜和气体的物质的量，须进行半定量计算进行判断。这里的半定量计算中洋溢着一种转换的思想，同时也渗透了平均值法的思想，它是一种高层次的平均值法思想的体现。二、利用某些物质的特殊属性（如相对分子质量、组成、特殊性质等）将三组份体系转化为两组份体系【例2】由CO2、H2和CO组成的混合气体同温同压下与氮气的密度相同。该混合气体中CO2、H2和CO的体积比为（1999年上海市高考题）（A）29：8：13（B）22：1：14（C）13：8：29（D）26：16：57【解析】∵M（CO）===M（N2）==28（特殊值）∴CO可为任意体积。原问题转换为CO2和H2的体积比的求算，由十字交叉法可知：CO2442628H2216即V（CO2）：V（H2）===26：16===13：8观察备选答案可知，答案为（C）（D）。评述：抓住某些物质的特殊性质将原问题适当转换，从而使原问题得以简化。这种转换是从一突破口开始进行，因而找准解题的突破口或题眼至关重要。三、利用特殊的化学式，将有关物质的化学式进行转换，从而突破难点【例3】由环已烷、乙醇、乙醚组成的混合物，经测定其中碳的质量分数为72.0%，则氧的质量分数为（A）14.2%(B)16.0%(C)17.8%(D)19.4%【解析】将环已烷、乙醇、乙醚的化学式C6H12、C2H6O、C4H10O适当变形，即C6H12、C2H4·H2O、C4H8·H2O，混合物的组成可以认为是CnH2n·xH2O，显然，由CnH2n知，混合物中部分氢的质量分数为72%×1/6==12%，故水的含量为100%—72%—12%==16%，又由水的组成知，氧的含量为16%×16/18==14.2%，故答(A).评述：将有关物质的化学式进行变形处理，这就是一种转换。这种转换仍然是一种等价转换。通过转换，使原问题化隐为现、化难为易，因此，灵活的转换机智是思维创新的基础和前提。四、利用某些特殊的化学反应将多组份体系转化为三组份体系【例4】120℃、101.3KPa的条件下，有2LH2O（气）、2LCO、1LCO2、0.5LO2和1LH2组成的混合气体。将混合气体通过分别盛有足量铜粉、炭粉和氧化铜粉的三个灼热的反应管。假设气体通过每个反应管都能充分反应，且不论三个反应管以何种顺序排列。问：（1）尾气是否可能是单一气体？（填“可能”或“不可能”），若可能，该气体是。（2）原气体中是否有几种（或一种）不可能再存在于尾气之中？（填“有”或“没有”）。（3）原气体中是否有几种（或一种）肯定存在于尾气之中？（填“有”或“没有”）。若有，它们（或它）是。【解析】：3个灼热反应管中Cu和C是还原剂，CuO是氧化剂。而Cu只能还原O2，不能还原H2O（气）、CO2；C却可以还原H2O（气）、CO2、O2；CuO可以氧化H2、CO。由题给数据知无论铜管在先还是在后，均有以下反应发生，即：2Cu+O2====2CuO①2H2+2CuO===2Cu+2H2O（气）②①＋②得：2H2＋O2===2H2O（气）③1L0.5L1LH2和O2恰好反应转化为1LH2O（气）,Cu可视作催化剂，因此，通过铜管后，5组分体系转化为三组分体系，三个灼热管可视作只剩下C和CuO两个灼热管。故本题只需考虑C和CuO管的先后问题。即：CCO2、H2OCO、H23LH2O（气）2LCO1LCO2CuOCuOCCO2、H2OCO、H2故答案为：（1）不可能；（2）有；（3）没有。评述：氢气和氧气的反应可以认为是铜作催化剂的反应，由此将5组份体系转化为三组分体系。这种转换符合化学反应原理，是一种等价转换。真是三管变两管，就简又删繁。概括·整合：2、一氧化氮和二氧化氮2、Murad等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特功能，近年来此领域研究有很大进展，因此这三位教授荣获了1998年诺贝尔医学及生理学奖，关于NO的下列叙述不正确的是（）A．NO可以是某些含低价N物质的氧化产物B．NO可以与血红蛋白结合C．NO可以是某些含高价N物质的还原产物D．NO是红棕色气体D合作讨论1：NO分子的功与过雷电交加时,空气中的氮气和有关的含氮化合物发生了哪些化学反应？你能说明吗？化学与生活N2+O2==2NO2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO“雷雨发庄稼”放电合作讨论2：雷雨闪电的利与弊1、现有一试管二氧化氮，将其倒置于盛满水的水槽中，足够长的时间后，有什么现象？试管中气体的颜色褪去,液面上升，剩余气体大约占试管总体积的1/3。2、若使试管中液面上升，可采取什么措施？通入氧气化学与化工生产4NO+3O2+2H2O=4HNO33NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO3、以上两问对工业上生产硝酸有什么启示？尽量使一氧化氮全部转化为硝酸，减少对环境污染。信息提示：工业制硝酸共三步反应第一步为：氨的催化氧化制NO第二步为：2NO+O2=2NO2第三步为：3NO2+H2O=2HNO3+NO1、人类如何减少氮氧化合物对环境的影响？2、根据一氧化氮和二氧化氮中氮的化合价分析思考如何处理一氧化氮和二氧化氮尾气？化学与生活环境酸雨的危害洛杉矶光化学烟雾光化学烟雾：氮氧化物和碳氢化合物受到太阳紫外线的照射，会发生一系列由光引起的复杂的化学变化即光化学反应，产生大量的有毒物质。这些有毒物质混合在一起形成的一种浅蓝色烟雾，称为光化学烟雾。有特殊气味。光化学烟雾给人类和自然环境带来了巨大的危害。刺激眼睛，伤害植物，并使大气能见度降低，刺激人的呼吸系统而引发病变，引发皮肤癌。1955年，洛杉矶因光化学烟雾引起的呼吸系统衰竭死亡的人数达到400多人，这是最早出现的由汽车尾气造成的大气污染事件。1、汽车尾气（含一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等）是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管装一个“催化转化器”，它能使一氧化碳与一氧化氮反应生成可参与大气生态循环的无毒气体。①汽车尾气中污染空气的主要物质_________.②写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式_______________________。2、汽车所排放出来的废气中含有NO污染环境。现在通过氨催化还原法将它转化为无毒气体___，直接排入空气中。试着写出该反应的化学方程式。并分析该反应电子转移情况能力提升6NO+4NH3==5N2+6H2O催化剂CO、SO2、NO22NO+2CO==N2+2CO2催化剂N2NOHNO3NO2空气中N2①雷电（自然固氮）②化工、汽车尾气雷雨发庄稼酸雨、光化学烟雾NH3人工固氮1、下列叙述不正确的是（）A、治理光化学烟雾污染，就必须对汽车尾气进行净化处理B、大气中可吸入颗粒物的源头是工业烟尘和灰尘C、大气中可吸入颗粒物的直径在10nm以下D、室内装饰材料挥发出来的有害物质主要是苯和甲醛C2、下列叙述的内容与光化学烟雾无关的是（）A、引起大气污染的氮氧化物主要是NO、NO2B、化石燃料的燃烧产生CO和粉尘污染大气C、汽车尾气是城市大气中氮氧化物的主要来源之一D、氮氧化物和碳氢化合物受太阳紫外线作用，发生光化学反应产生的有毒物质混合在一起形成浅蓝色烟雾C3、实验室模拟合成氨原料气的制备与混合流程如下：已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。(1)从图中选择制取气体的合适装置：氮气、氢气___(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有、_________________________________。N2H2原料气浓硫酸制取N2制取H2气体混合合成氨氨吸收氨氧化abc甲铂乙NaNO2+NH4Cl==N2+NaCl+2H2Oab干燥气体控制氮气、氢气的生成速率接近1：3N2+3H22NH3作业:1、83页课后练习1（2）、（4）2、新课堂88页1—73、查阅有关资料，了解大气中氮氧化物的来源，进一步了解氮氧化合物的功与过、如何减少氮氧化合物的排放等，写一篇小论文。