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(共40張PPT)
一氧化氮和二氧化氮
第五章 化工生產中的重要非金屬元素
1.通過實驗探究，了解一氧化氮與氧氣反應、二氧化氮與水反應等性質，感受化學反應變化的奇妙
2.通過對氮氧化物的性質和轉化實驗，診斷并發展學生的觀察、分析推理能力以及概念歸納能力。
情境1 認識霧霾——關注氮氧化物
1、霧霾是指各種源排放的污染物（如SO2、NOx、NH3、 CO、VOCs、PM等），在特定的大氣流場條件下，經過一系列物理化學變化過程形成的細粒子，并與水汽相互作用導致的大氣消光現象。
2、PM2.5是指直徑小于或者等于2.5微米的大氣顆粒物的總稱。霧霾成分有硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、有機物、炭黑 以及礦物粉塵等。
汽車尾氣所含污染物主要是: CO、碳氫化合物(CnHm) 、氮氧化合物(NO和NO2) 、SO2、顆粒物以及含鉛化合物。
汽車尾氣中NOx 的產生：
N2+O2 ==== 2NO
高溫高壓
2NO+O2= 2NO2
情境2 認識汽車尾氣——關注氮氧化物
一氧化氮在治療疾病中的突出應用
擴張血管、免疫、增強記憶等功能，NO被稱為“明星分子”
一、一氧化氮的性質
1.物理性質
無色無味氣體，不溶于水，密度比空氣的略大。
（NO相對分子質量約為30）
2.化學性質
研究物質性質的角度：
物質類別通性角度、氧化還原角度、特性
實驗一：NO和O2的反應
化學方程式：2NO+O2===2NO2
收集方法：排水法（NO與O2常溫下反應）
現象：氣體顏色由無色變為紅棕色
還原劑：NO 氧化劑：O2
二、二氧化氮的性質
1.物理性質
紅棕色有刺激性氣味氣體，密度比空氣的大，易液化，易溶于水。
2.化學性質
實驗二：NO2和H2O的反應
實驗現象：液面逐漸上升，氣體的紅棕色消失，剩余的氣體為無色。
化學方程式：3NO2+H2O===NO+2HNO3
(工業制硝酸的原理)
收集方法：向上排空氣法
NO2既作氧化劑又作還原劑
NO和NO2的比較
NO NO2
氧化物類別
轉化 無色無味氣體
紅棕色有刺激性氣味的氣體
不溶于水
易溶于水
排水法
向上排空氣法
色、味、態
溶解性
收集方法
2NO+O2 2NO2
3NO2+H2O NO+2HNO3
非酸性氧化物(不成鹽氧化物)
非酸性氧化物(不成鹽氧化物)
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，
用乳膠管和彈簧夾封住管口，振蕩注射器，觀察現象。
現象：無明顯現象
原因：NO氣體不能溶于水
現象：吸入空氣中氣體變為紅棕色；再振蕩后氣體又變為無色，同時注射器的活塞向內移動。
原因：吸入空氣后，NO與O2反應生成NO2，氣體變為紅棕色；
振蕩后，NO2溶于水生成HNO3和NO，氣體又變為無色，
同時氣體的總體積有所減少。
思考：
②快速吸入10 mL空氣后夾上彈簧夾，觀察現象。振蕩注
射器，再觀察現象。
NO2化學性質：NO2和H2O的反應
思考：
③如果要將注射器中的NO充分轉化，可以采取什么措施？
吸入空氣，振蕩，重復操作。
2NO+O2 2NO2
3NO2+H2O NO+2HNO3
×2
+
4NO+3O2+2H2O 4HNO3
×3
思考：
④上述實驗對工業上生產硝酸有什么啟示？
向生產硝酸的尾氣中通入氧氣，利用氧氣將NO氧化為NO2實現循環利用。
4 NO + 2H2O + 3O2 = 4HNO3
三、含氮氧化物
N2O
NO
N2O3
NO2
N2O5
+1
+2
+3
+4
+5
牙科麻醉劑
氧化劑
火箭燃料系統中氧化劑
氮氧化物會嚴重污染大氣，所以實驗室必須對含有氮氧化物的廢氣進行處理。用NaOH溶液可以吸收廢氣中的氮氧化物，反應方程式如下：
①NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
②2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(1)在反應①中，參加反應的氧化劑和還原劑的質量之比為________。
(2)在反應②中，氧化產物是________，還原產物是________(填化學式)。
(3)在反應①②中，參加反應的NaOH均為2 mol時，兩個反應轉移電子數的關系是①________②(填“＞”“＝”或“＜”)。
23∶15
NaNO3　 NaNO2
＝
請依據本節課的內容，解釋‘’雷雨豐莊稼‘’的原理，
并用化學方程式解釋
雷電發生時，N2和O2化合生成NO，NO迅速被氧化為NO2，NO2溶于水生成HNO3,HNO3和土壤作用生成硝酸鹽，NO3-可被植物吸收
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
N2+O2====2NO
放電
工業制硝酸
N2
H2
NH3
O2
O2
NO
NO2
HNO3
H2O
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
N2+3H2 2NH3
高溫、高壓催化劑
4NH3+5O2 4NO+6H2O
催化劑
Δ
四、氮氧化物（NOX）的來源、危害和治理
1.氮氧化物（NOX）的來源
主要來源之一：汽車尾氣
2.NOX的危害
主要危害：酸雨，光化學煙霧
方法1：SCR（選擇性催化還原）
8NH3+6NO2 7N2+12H2O
催化劑
3.NOX的治理——工業“脫硝”
方法2：堿液吸收法
2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O
方法3：NSR(NOX儲存還原)
方法4：汽車尾氣催化轉化器
2NOx+2xCO 2xCO2+N2
催化劑
一氧化氮
物理性質
無色、有毒、氣體，不溶于水
化學性質
與氧氣反應
二氧化氮
物理性質
紅棕色，有毒，刺激性氣味氣體
化學性質
與水反應
N2+O2=2NO B. 2NO+O2=2NO2
C. 3NO2+H2O=2HNO3+NO D. 4NH3+5O2 4NO+6H2O
催化劑
△
1.俗話說“雷雨發莊稼”這是因為雷雨天空氣中的某些物質之間發生了一系列化學反應，最終產生了氮肥。下列不屬于其中的反應的是( )
放電
D
2.每年春季是疾病、流行性傳染病多發的季節。幾年前的SARS至今讓人心悸。最新的研究表明：一氧化氮吸入治療法可快速改善SARS重癥患者的缺氧狀況，緩解病情。病毒學研究證實，一氧化氮對SARS病毒有直接抑制作用。下列關于一氧化氮的敘述不正確的是（ ）
A．一氧化氮是一種無色的氣體
B．常溫常壓下，一氧化氮不能與空氣中的氧氣直接化合
C．含等質量氧元素的一氧化氮與一氧化碳的物質的量相等
D．一氧化氮不溶于水，能用排水法收集
B
3.對3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反應的下列說法正確的是（ ）
A.NO2是氧化劑，H2O是還原劑
B.氧化產物與還原產物的物質的量之比為1∶2
C.氧化劑與還原劑的質量比為1∶2
D.在反應中若有6 mol NO2參與反應時，有3 mol電子發生轉移
C
A.氮元素均被氧化
B.工業合成氨屬于人工固氮
C.含氮無機物和含氮有機物可相互轉化
D.碳、氫、氧三種元素也參與了氮循環
4.下列關于自然界中氮循環（如圖）的說法不正確的是（ ）
A
5.某集氣瓶中的氣體呈紅棕色,加入足量水,蓋上玻璃片振蕩,得橙色溶液,氣體顏色消失。再拿走玻璃片后,瓶中氣體又變為紅棕色,則該氣體可能是下列混合氣體中的( )
A.N2、NO2、Br2 B.NO2、NO、N2
C.NO2、NO、O2 D.N2、O2、Br2
A
思考：NO2和Br2蒸汽都是紅棕色，請復習相關性質，找出鑒別方法。
相同點;①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；
③均可與堿反應；④均為紅棕色
鑒別方法：所以不能用淀粉 -KI試紙、pH試紙、NaOH溶液來鑒別，
可以用下列方法鑒別：①AgNO3溶液；②CCl4溶液；③用水洗法
6.NO中有少量的NO2除去方法為( )
A.通過盛有濃H2SO4的洗氣瓶
B.通過盛有無水CaCl2的干燥管
C.先通過盛有濃H2SO4的洗氣瓶,然后再通過盛有水的洗氣瓶
D.先通過盛有水的洗氣瓶,然后再通過盛有濃H2SO4的洗氣瓶
D
7.有一充有20 mL NO和NO2混合氣體的試管，倒置于盛有水的水槽中，充分反應后，仍有12mL無色氣體，則原混合氣體中NO和NO2體積比為（ ）
A.3:2 B.2:3 C.1:4 D.4:1
B
差量法
8.在一大試管中裝入10 mL NO，倒立于水槽中，然后慢慢地通入10 mL O2,下面有關實驗最終狀態的描述中，正確的是（ ）
試管內氣體呈紅棕色 B. 試管內氣體無色，是NO
C. 試管內氣體無色，是O2 D. 試管內液面下降
C
溫馨提示：氮的氧化物與O2的混合氣體溶于水時,剩余的氣體可能是O2,也可能是NO,但不可能是NO2,因為NO2會與水反應生成HNO3和NO。
9.將盛有N2和NO2混合氣體的試管倒立于水中，經足夠長的時間后，試管內氣體的體積縮小為原體積的一半，則原混合氣體中N2和NO2的體積比（ ）
A．1∶1　　　B．1∶2 　　　C．1∶3　　　　 D．3∶1
C
10.同溫同壓下，在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的兩種氣體，它們是①NO和NO2，②NO2和O2，③NO和N2。現將3支試管均倒置于水槽中，充分反應后，試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3，則下列關系正確的是(　　)
A．V1>V2>V3 B．V1>V3>V2
C．V2>V3>V1 D．V3 > V1>V2
D
11.將容積為50 mL的量筒充滿二氧化氮和氧氣的混合氣體，將量筒倒置在盛滿水的水槽里，一段時間后，量筒里剩余氣體體積為5 mL。則原混合氣體中NO2和O2體積比可能是__________或________。
總方程式法
18：7 43：7
12.一定條件下，將6體積的NO2和一定體積的NO與4.5體積的氧氣組成的混和氣體置于試管中。將試管倒置于水中，充分反應后，剩余1.5體積氣體，則原NO體積可能為（ ）
A.2體積 B.3體積 C.4體積 D.5.5體積
AD
氮氧化物的組成轉換及原子守恒
總結：4NO2+O2和4NO+3O2從組成上均相當于2N2O5的組成,都與N2O5+H2O =2HNO3等效。
13.為了探究幾種氣態氧化物的性質,某同學設計以下實驗。用三只集氣瓶收集二氧化硫、二氧化氮氣體,倒置在水槽中。然后,分別緩慢通入適量氧氣或氯氣,如圖所示。一段時間,A、B裝置中集氣瓶充滿溶液,C裝置中集氣瓶里還有氣體。
(1)如果裝置A中通入氧氣恰好使液體充滿集氣瓶,假設瓶內液體不向外擴散。①寫出總反應的化學方程式:________________;該實驗對工業上生產硝酸的啟示是______________。
②假設實驗條件下,氣體摩爾體積為a L·mol-1,計算集氣瓶里溶液的物質的量濃度為_________。
1/ mol·L-1
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
在吸收器里充入足量空氣
(2)實驗前在C水槽里滴加幾滴紫色石蕊溶液,通入氧氣后,實驗現象可能為________________;發生反應的化學方程式為_________________;
C裝置實驗可以探究酸雨變化過程。
2SO2+O2+2H2O=2H2SO4
紅色由淺變深
13.為了探究幾種氣態氧化物的性質,某同學設計以下實驗。用三只集氣瓶收集二氧化硫、二氧化氮氣體,倒置在水槽中。然后,分別緩慢通入適量氧氣或氯氣,如圖所示。一段時間,A、B裝置中集氣瓶充滿溶液,C裝置中集氣瓶里還有氣體。
(3)溶液充滿集氣瓶后,在B水槽里滴加硝酸鋇溶液,可能觀察到的現象為____________;寫出有關離子方程式:_____________________。證明B水槽反應后溶液里有氯離子的操作方法是_____________________。
Cl2+SO2+2H2O=2Cl-+SO42-+4H+、
Ba2++SO42-=BaSO4↓
取少量反應后的溶液于試管中,向試管里加入過量的硝酸鋇溶液,待沉淀完全后,靜置,取上層清液滴加硝酸銀溶液,若產生白色沉淀,則說明原溶液中含有Cl-
13.為了探究幾種氣態氧化物的性質,某同學設計以下實驗。用三只集氣瓶收集二氧化硫、二氧化氮氣體,倒置在水槽中。然后,分別緩慢通入適量氧氣或氯氣,如圖所示。一段時間,A、B裝置中集氣瓶充滿溶液,C裝置中集氣瓶里還有氣體。

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