第四章第三节第二课时二氧化氮和一氧化氮大气污染

第二课时二氧化氮和一氧化氮大气污染预习全程设计名师全程导学案例全程导航训练全程跟踪第二课时硅酸盐和硅单质一、二氧化氮和一氧化氮1．氮气性质，通常情况下不与氧气反应．但是在条件下，N2和O2可以直接化合生成NO.有关的反应方程式为：.2．一氧化氮(1)物理性质：色、溶于水的有毒气体．(2)化学性质：常温下极易与氧气反应，化学方程式为：.2NO＋O2===2NO2稳定放电或高温无不N2＋O2========放电或高温2NO3．二氧化氮(1)物理性质：色、有气味的有毒气体，密度比空气大，液化，溶于水．(2)化学性质：NO2溶于水时与水发生反应，化学方程式为：.红棕刺激性易易3NO2＋H2O===2HNO3＋NO有句谚语是“雷雨发庄稼”，你知道其中的化学原理吗？提示：雷雨天气发生如下反应：N2＋O2=====放电2NO,2NO＋O2===2NO2,3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，生成的HNO3随雨水落下，与土壤中的矿物质作用生成易被植物吸收的硝酸盐，给农作物补充氮肥．二、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染1．空气中SO2和NO2的来源(1)SO2的来源：的燃烧及某些含的金属矿物的冶炼，往往会生成二氧化硫．(2)NO、NO2的来源：等．煤、石油硫或硫的化合物汽车尾气2．SO2和NO2的危害(1)直接危害人体健康，引起疾病，严重时会使人死亡．(2)大气中的SO2和NO2溶于水后形成性溶液，随雨水降下，成为．正常雨水由于溶解了CO2，pH为，而酸雨的pH.酸雨有很大的危害，能直接破坏农作物、森林、草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信、电缆的腐蚀．呼吸道酸雨酸5.65.63．汽车尾气的成分汽车尾气中除含有外，还含有，未燃烧的、(如使用含铅汽油)和颗粒物等．4．防治酸雨的措施(1)原煤；(2)改进技术；(3)对煤燃烧后形成的烟气．氮氧化物CO碳氢化合物含铅化合物脱硫燃烧脱硫酸雨有哪几种类型？其形成原理如何？提示：酸雨按其成分可分为两类：硫酸型和硝酸型．形成原理：(1)硫酸型：SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4.(2)硝酸型：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO.1．在制备NO时，可用排空气法收集NO.()提示：错误，NO可以被空气中的氧气氧化：2NO＋O2===2NO2.2．pH7的雨水即是酸雨．()提示：错误，pH5.6的雨水才可称为酸雨．3．反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，NO2只被还原．()提示：错误，因反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO中，NO2中N元素化合价有升、有降，NO2既被氧化，又被还原．4．NO、NO2都为红棕色、有刺激性气味的有毒气体．()提示：错误，因NO为无色气体．5．汽车尾气中的主要有害成分为氮氧化物．()提示：正确．6．NO、NO2都是酸性氧化物．()提示：错误，因氮元素的含氧酸只有HNO3、HNO2，其对应的酸性氧化物分别为N2O5、N2O3，所以NO、NO2都不是酸性氧化物，应属于不成盐氧化物．一、氮的氧化物溶于水的计算氮的氧化物溶于水的计算有以下几种情况：(1)NO2或NO2与N2(非O2)的混合气体溶于水时可依据：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，利用差量法进行计算．(2)NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可知V(NO2)∶V(O2)＝4∶1，恰好完全反应4∶1，NO2过量，剩余气体为NO4∶1，O2过量，剩余气体为O2(3)NO和O2同时通入水中时，其反应是：2NO＋O2===2NO2,4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，总式为：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，则V(NO)∶V(O2)＝4∶3恰好完全反应4∶3剩余NO4∶3剩余O24．NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再进行计算．4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于N2O5的组成．即(2)、(3)二式的方法，也为上述问题的解法提供了新的思路．即利用混合气体中的N、O原子个数比进行分析判断：N∶O2∶5剩余O2＝2∶5完全反应2∶5剩余NO.二、中学化学中涉及到的污染现象及其危害（1）酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化物；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，影响环境．（3）臭氧空洞——主要是氟氯代烃、氮氧化物等的排放引起的；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”．(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．(8)硫化氢污染——硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋气味的气体，有剧毒，是一种大气污染物．冰川融化时释放的气体中、腐败的鱼、肉、蛋中以及某些工业的废气中含有硫化氢．考查点一氮的氧化物与氧气混合溶于水的计算——[例1]将充满NO2和O2的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒体积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和O2的体积比是多少？[解析]NO2和O2的体积比不等于4∶1，则需讨论NO2和O2分别过量时的两种情况．设混合气体的体积为1，混合气体中NO2的体积为x，则O2为(1－x)．(1)假定原混合气体中氧气过量4NO2＋O2＋2H2O===4HNO341xy则有：4/x＝1/y，解得y＝x4，则剩余的O2：(1－x)－x4＝1/2，解得x＝25，故V(NO2)∶V(O2)＝25∶(1－25)＝2∶3.(2)假定原混合气体中NO2过量4NO2＋O2＋2H2O===4HNO341y(1－x)则有：4/y＝1/(1－x)，解得：y＝4(1－x)．暂时剩余NO2：1－[4(1－x)＋(1－x)]＝5x－4.由反应式：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知最后剩余NO：(5x－4)/3.由(5x－4)/3＝1/2得x＝11/10(不合题意，舍去)．[答案]V(NO2)∶V(O2)＝2∶3[关键一点]NO2与O2的混合气体通入水时剩余的气体可能是O2，也可能是NO，NO2是不会剩余的，因过量的NO2会与H2O反应生成NO.同温同压下，在三支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O2，③HCl和N2.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V1、V2、V3，则下列关系正确的是()A．V1＞V2＞V3B．V1＞V3＞V2C．V2＞V3＞V1D．V3＞V1＞V2答案：B解析：①NO不与H2O反应，设原有NO、NO2各3体积则由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，3体积的NO2与H2O反应后，体积变为1体积NO，此时剩余NO的体积与原来气体的体积比为13，共剩余4体积．②由反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知等体积的NO2与O2混合溶于水时O2过量，则剩余O2为94体积．③N2不溶于水反应，HCl能够完全溶解于水，剩余气体体积为原来的一半，即3体积．显然剩余气体关系为V1＞V3＞V2.考查点二酸雨的形成与防治——————————[例2]1872年，英国科学家史密斯发现伦敦雨水呈酸性，首先提出“酸雨”这一专有名词，现在世界上形成了欧洲、北美、中国三大酸雨区．酸雨被人们称为“天堂的眼泪”或“空中死神”，具有很大破坏力．目前，我国的酸雨主要分布地区是长江以南的四川、贵州、湖南、江西以及沿海的福建、广东等地，约占我国国土面积的30%.现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：测试时间/h01234雨水的pH4.734.634.564.554.55分析数据，回答下列问题：(1)①雨水样品的pH变化的原因是(用化学方程式表示)________________________________________________________________________.②如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变________，原因是(用化学方程式表示)_________________________________________________________________．(2)下列措施中，可减少酸雨产生的途径的是________．①少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加生石灰⑤开发新能源A．①②③B．②③④⑤C．①③⑤D．①③④⑤(3)有人在英国进行的一项研究结果表明：高烟囱可以有效地降低地球表面的SO2浓度．在20世纪的60～70年代的10年间，由发电厂排放出的SO2增加了35%，但由于建筑高烟囱的结果，地面浓度降低了30%之多．请你从全球环境保护的角度，分析这种方法是否可取？简述其理由．_____________________________________________________________________________________________________.[解析]该题主要考查酸雨的形成及减少酸雨产生的措施等与环境保护有关的问题．(1)①酸雨放置时pH变小，其原因是雨水中的H2SO3被空气中氧气氧化所致：SO2＋H2OH2SO3,2H2SO3＋O2===2H2SO4.②雨水和自来水混合，应考虑H2SO3与Cl2(或HClO)的反应：H2SO3＋HClO===H2SO4＋HCl(或SO2＋2H2O＋Cl2===H2SO4＋2HCl)．因此雨水与自来水混合后溶液pH将变小．(2)减少酸雨的形成需减少SO2的排放，将煤转化为清洁能源(如煤的气化和液化)、燃料脱硫、开发不含硫的新能源(如氢能、核能等)，都是有力措施．.因此①③⑤正确．(3)不可取，因为SO2的排放总量没有减少，所以进一步形成的酸雨仍会造成对全球的危害．[答案](1)①2H2SO3＋O2===2H2SO4②小Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl(2)C(3)不可取，因为污染物排放的总量没变，仍会造成环境污染[关键一点]空气中的飘尘或固体悬浮颗粒物也可作SO2和O2反应的催化剂：2SO2＋O22SO3，SO3＋H2O===H2SO4.这是硫酸型酸雨形成的另一种途径．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．①⑦B．②⑤C．②⑧D．⑦⑧解析：潮汐是自然现象；白色垃圾主要是难降解的塑料，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