一氧化氮和二氧化氮

第四章 非金属及其化合物二氧化氮和一氧化氮一、自主学习二氧化氮和一氧化氮1. 氮气氮气是一种 色 味的气体，占空气体积的 左右。在一定条件下，N2和O2反应的化学方程式为： 。2.一氧化氮 （1）物理性质：NO是 色 毒 溶于水的气体。 （2）化学性质：NO易与O2化合，所以不能与O2共存。与O2反应的方程式为： 。 所以实验室收集NO只能用 法收集，而不能用 法收集。3.二氧化氮 （1）物理性质：NO2是 色，有 气味的 毒气体。密度比空气 ，易 ， 易溶于水且与水反应。在闪电时，大气中有少量NO2 生成，并随雨水落下。 （2）化学性质：NO2易与 反应，化学方程式为： 。所以实验室收集只能用 法收集，而不能用 法收集。【思考】雷雨为什么对农作物有利？ 请你设计实验，要求尽可能多地使二氧化氮杯水吸收。实验步骤实验现象实验结论将充满NO2的试管倒立于水槽中，并不断振荡试管内的气体颜色由 色慢慢变为 色，最后剩余气体为原气体体积的 ；液体进入试管并占试管总体积的 。NO2 溶于水并与H2O发生反应 ：生成的NO 于水。 通过导管通入少量的氧气气体迅速由 色变为 色，液面 ，气体最后又变为 色。NO 于水，易与 发生反应：生成的NO2 又与 反应生成 和 。 重复上述操作几次重复出现第二步骤中的现象，最终 ，4NO2+O2+2H2O=4HNO3氮的氧化物溶于水的计算（1）有关化学反应方程式 3NO2+H2O 2HNO3+NO 4NO2+O2+2H2O 4HNO3 4NO+3O2+2H2O 4HNO3 2NO+O2 2NO2 (2)不同情况及剩余气体的体积 序号气体反应剩余气体剩余气体的量NO2NO2+NONO2+O2V（NO2）V（O2） 41V（NO2）V（O2）41V（NO2）V（O2）41NO+O2V（NO）V（O2）43V（NO）V（O2）43V（NO）V（O2）4：3二、考点突破考点1N2的性质【例1】下列用途中，应用了氮气性质的不活泼性的是：A、金属焊接时的保护气，和氩气混合充填灯炮B、用于合成氨气C、工业上以氮气为原料之一制硝酸D、保护粮食和水果【答案】A、D考点2NO、NO2的性质【例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发展，因此这三位教授荣获了1998年诺贝尔医学及生理学奖。下列关于NO的叙述不正确的是 ( ) A. NO可以是某些含低价N物质氧化产物 B. NO不是亚硝酸酐 C. NO可以是某些含高价N物质的还原产物 D. NO是棕色气体【答案】D考点3NO、NO2、O2与水作用计算（1）NO2或NO2与N2（非O2）的混合气体溶于水时可依据：3NO2+2H2O=2HNO3+NO，利用气体体积差值进行计算。（2）NO2和O2的混合气体溶于水时，由4NO2+O2+2H2O=4HNO3可知，体积比V（NO2）：V（O2）=4：1时，恰好完全反应；体积比V（NO2）：V（O2）4：1时，NO2过量，剩余气体为NO；体积比V（NO2）：V（O2）4：3时，剩余NO；当体积比V（NO）：V（O2）4：3时，剩余O2。（4）NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按原混合气体中NO2的体积求出NO的总体积，再按方法（3）进行计算。值得注意的是：4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5组成。即（2）（3）两情况中的总反应式都与N2O5+H2O=2HNO3等效。这不仅是记忆（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：O2：5时， 剩余NO。【例3】在标准状况下，将O2与NO按3：4的体积比充满一个干燥烧瓶，将烧瓶倒置于水中，瓶内液面逐渐上升后，最后烧瓶内溶液的物质的量浓度为（） A0.045molL1B0.036molL1C0.026molL1 D0.030molL1【答案】B【解析】此题涉及两个知识点：NO与O2迅速反应生成NO2。NO2与O2混合气与水发生反应：4NO2O22H2O4HNO3。设O2为3mol，NO为4mol。根据2NOO22NO2，烧瓶内实际存在的是4molNO2和1molO2，与水作用后，恰好生成4molHNO3，溶液的体积为522.4L。故硝酸溶液的浓度为4/（522.4）0.036（molL1）。【小结】解答本题容易出现下列错误：设O2为3L，NO为4L，恰好反应生成molHNO3，烧瓶容积等于气体体积，为347L，故HNO3的物质的量浓度为/70.026molL1，选C。错误的根本原因在于忽视了3LO2和4LNO充入烧瓶即发生反应：2NOO22NO2，气体实际体积为5L（4LNO2和1LO2），故烧瓶容积应为5L而不是7L。【例4】将盛有氮气和二氧化氮（无N2O4）混合气体的试管倒立于水中，经过足够长时间后试管内气体的体积缩小为原来的一半，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积比是A、1：1 B、1：2 C、1：3 D、3：1解析：将试管倒立于水中，仅NO2与H2O反应，生成的NO及N2为剩余气体。设原气体的体积为V，设NO2的体积为x。根据差量法解：3NO2+2H2O=2HNO3+NO 体积减小 3 2 x V/2x=V （N2）=V3V/4=V/4 V（N2）：V（NO2）=V/4：3V/4=1：3【答案】C三、基础训练1、下列反应中气体物质既作氧化剂又作还原剂的是（）A、氯气通入石灰水 B、二氧化氮通入水C、二氧化碳通入漂白粉溶液 D、F2通入水2、能鉴别Br2蒸气和NO2两种红棕色气体的试剂是A、 淀粉碘化钾溶液 B、蒸馏水 C、硝酸钾溶液 D、石蕊试液3、 下列气体不会造成大气污染的是A、SO2 B、NO C、NO2 D、N24、下列气体因与人体血液中血红蛋白作用而中毒的是（）A、NO B、NO2 C、CO D、CO25、一定条件下，将一装满NO2的试管倒立于水槽中，液面上升的高度为A、13试管 B、23试管 C、满试管 D、34试管6、用N2填充电灯泡，是依据氮的下列性质中的A、N2无色 B、N2的化学性质不活泼 C、N2难溶于水 D、N2难于液化7、起固氮作用的化学反应是（）A、氮与氢在一定条件下反应生成氨 B、一氧化氮与氧气反应生成了二氧化氮C、NH3催化氧化生成NO D、由NH3制成碳酸氢铵8、已知某氮的氧化物中氧元素的质量分数为69.6%，则其化学式是（）A、NO B、NO2 C、N2O3 D、N2O49、汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NO及汽油、柴油等物质，这种尾气越来越成为城市空气污染的主要来源，必须予以治理。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使汽油、柴油等物质充分燃烧及SO2的转化。（1）汽车尾气中NO的来源是 。 A汽油、柴油中含氮，是其燃烧产物 B是空气中的N2与汽油、柴油的反应产物C是空气中的N2与O2在汽车气缸内的高温环境下的反应产物 D是汽车高温尾气导致了空气中N2与O2的化合反应 （2）写出CO与NO反应的化学方程式： 。 （3）“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了空气的酸度，其原因是 （4）控制或者减少城市汽车尾气污染的方法可以有 。（多选）A开发氢能源B使用电动车C限制车辆行驶 D使用乙醇汽油四、培优训练1将盛有12mLNO2和O2混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积是（）A1.2mL B2.4mLC3.6mL D4mL210mLNO、CO2的混合气体通过足量的Na2O2后，气体的体积变为5mL（相同状况），则CO2和NO的体积比不可能为（）A11B21 C32D123贮满干燥的某种气体的试管倒置于水中，轻轻振荡，水可以充满试管。该气体不可能是AHIBNO2CSO2DNH34、必须加入还原剂才能实现的是（ ）A、NH4+ NH3 B、NH3 NO C、NO2 NO D、HNO3 NO5如图所示，试管中盛装的是红棕色气体（可能是混合物），当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管内完全被水充满，原来试管中盛装的可能是什么气体 A可能是N2与NO2的混和气体 B可能是O2与NO2的混和气体C可能是NO与NO2的混和气体 D只可能是NO2一种气体6一氧化氮是大气污染物之一。目前，有一种治理方法是在400左右、有催化剂存在的情况下，用氨把一氧化氮还原为氮气和水。请写出该反应的化学方程式_。7利用图43所示装置收集以下8种气体（图中烧瓶的位置不得变化）H2Cl2CH4HClNH3NOH2SSO2（1）若烧瓶是干燥的，则由B口进气收集的气体有_（写序号）；（2）若烧瓶充满水，可收集的气体有_，这时气体由_进入。（3）若烧瓶是干燥的，则由A口进气，可收集的气体有_。（4）若在烧瓶内装入浓硫酸使气体干燥，则可用此装置来干燥的气体有_，这时气体由_口进入。8、实验室常用饱和NaNO2与NH4Cl溶液反应制取纯净氮气。反应式为NaNO2+NH4Cl=NaCl+N2+2H2O+Q实验装置如图所示。（1）装置中，A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是 （填编号）。a、防止NaNO2饱和溶液蒸发；b保证实验装置不漏气；c、使NaNO2饱和溶液容易滴下。（2）B部分的作用是 。a、冷凝 b、冷却氮气 c、缓冲氮气流（3）加热前必须进行的一个操作步骤是 。加热片刻后，即应移去酒精灯火以防止反应物冲出，其原因是 。（4）收集N2前，必须进行的步骤是 （用文字说明）。收集N2最适宜的方法是（填编号） 。a、用排气法收集在集气瓶中；b、用排水法收集在集气瓶中；c、直接收集中球胆中。三、基础训练1、AB2、BC解析：通过水NO2气体变无色，通过AgNO3后Br2气会使溶液产生沉淀。3、D4、AC解析：NO与CO一样，都能与Fe2结合，使血红蛋白失去输氧能力。5、B6、B7、A8、BD9、（1）C ；（2） 2CO2NO2CO2N2 ； （3） SO2转化为SO3，产生了硫酸酸雾 ； （4） ABD10、（1）O2过量时，2NO+O2=2NO2反应后剩余气体为O2和NO2。设原混合气体中NOxmol，O2ymol则消耗O2 x/2mol，余O2 ：（yx/2）mol；生成NO2 xmol。O2 和NO2的=2g/mol20=40g/mol根据十字交叉法：NO2（46g/mol）840g/molO2（32g/mol）6，则得：x：y=4/5（2）NO过量时，反应后剩余气体为NO和NO2。设混合气体NO a mol，O2b mol，O2 完全反应2NOO22NO22 1 2 2b b 2b则：反应后：NO=（a-2b）moL；NO2=2bmol。十字交叉法：NO（30g/mol）640g/molNO2（46g/mol）10，a：b=16/5答案：O2过量时；NO过量时。四、培优训练1AD解析：解题依据的化学反应原理为：4NO2O22H2O4HNO33NO2H2O2HNO3NO设O2的体积为XmL，剩余的气体有两种可能：若剩O2，则（12）2，得4，D正确。若剩NO，则（12）42，得1.2，A正确。选A、D。2D 解析：本题是CO2、NO的混合气体通过Na2O2时，体积变化的计算。2CO22Na2O22Na2CO3O22NOO22NO2得：2Na2CO32NO24体积2体积由此可得出下列推论：（1）当（CO2）（NO），反应恰好按式进行，反应后（CO2）（NO）（2）当（CO2）（NO），反应按式进行后，剩余CO2按式进行，即体积仍减少一半，反应后（CO2）（NO）（3）当（CO2）（NO），反应按式进行后，剩余NO体积不变化，反应后（CO2）（NO）。根据上述讨论，现已知NO、CO2气体通过Na2O2后体积为原来的一半，故应满足（1）（2）两种推论结果，A、B、C均符合（CO2）（NO），只有D不符。3B解析：HI、SO2、NH3可全部溶于水中，故水