新人教版《硫和氮的氧化物》素材32

第三節(jié)硫和氮的氧化物思維過(guò)程一實(shí)驗(yàn)探究1．SO2是易溶于水的氣體，1體積水中能夠溶解40體積的SO2，溶于水后所得的亞硫酸溶液顯酸性，溶液的pH＜7。SO2具有漂白作用，當(dāng)?shù)稳肫芳t溶液振蕩時(shí)，品紅的紅色會(huì)褪去。SO2具有漂白作用的原因是SO2與有色物質(zhì)化合而形成了不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)，所以當(dāng)褪色的品紅受熱時(shí)，不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)分解又生成了紅色的品紅和SO2，SO2的刺激性氣味便能夠聞到了。SO2的漂白作用原理跟HClO和Na2O2是不同的，HClO和Na2O2具有強(qiáng)氧化性，有色物質(zhì)一經(jīng)被它們漂白便不能再恢復(fù)原來(lái)的顏色了。2．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)讓NO2盡可能多地被H2O吸收?？梢詤⒖家韵路磻?yīng)：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。只要源源不斷地供給O2，不愁NO2不被吸收。工業(yè)上生產(chǎn)硝酸時(shí)，最后一步就是用水吸收NO2，為了提高NO2的轉(zhuǎn)化率，所采用的方法就是基于以上的反應(yīng)原理。思維過(guò)程二積累知識(shí)1．在空氣中點(diǎn)燃硫磺，會(huì)發(fā)出淡藍(lán)色的火焰，生成無(wú)色有刺激性氣味的氣體SO2，反應(yīng)方程式為：S＋O2SO2。SO2氣體的密度比空氣的大（你能計(jì)算一下SO2氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度嗎?），易液化（沸點(diǎn)為－10℃）。我們?cè)谥袑W(xué)階段遇到的易液化的氣體除去SO2還有NH3和Cl2。SO2可以與水反應(yīng)生成H2SO3，H2SO3不穩(wěn)定，在相同的條件下就可以分解再生成H2O和SO2，所以SO2溶于水的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)的化學(xué)方程式中不用“”號(hào)，而使用“”號(hào)，SO2＋H2OH2SO3。所謂可逆反應(yīng)就是指在相同的反應(yīng)條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。由此可見(jiàn)，可逆反應(yīng)是不能沿著一個(gè)方向進(jìn)行到底的。我們?cè)谇懊鎸W(xué)習(xí)過(guò)的Cl2和H2O的反應(yīng)，實(shí)際上也是一個(gè)可逆反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)表示為Cl2＋H2OHCl＋HClO。SO2是有毒的氣體，進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意安全。有些不法商販用SO2給食品增白（如銀耳、豆芽，甚至饅頭等）是很不道德的。2．N2在空氣中的體積分?jǐn)?shù)占到：78％，O2的體積分?jǐn)?shù)為21％。通常情況下二者是相安無(wú)事的，但是在高溫或放電（如雷電）的情況下，二者就可以直接反應(yīng)而生成無(wú)色的不溶于水的NO氣體，其反應(yīng)方程式為：N2＋O22NO。NO遇到O2會(huì)立即被氧化而生成紅棕色、有刺激性氣味、有毒的NO2氣體。2NO＋O22NO2NO2可以與H2O發(fā)生反應(yīng)而生成HNO3。工業(yè)上就是利用這一原理來(lái)制取HNO3的。3NO2十H2O2HNO3＋NO為了提高NO2的吸收率，在吸收的過(guò)程中要補(bǔ)充適量的O2，所以總的來(lái)看吸收反應(yīng)可表示為4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。NO與O2配比適當(dāng)時(shí)，也可以被水完全吸收。4NO＋3O2＋2H2O4HNO3在電閃雷鳴的雨天，會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，空氣中的N2和O2在放電條件下能生成NO。NO被空氣中的氧氣氧化成NO2，NO2與雨水反應(yīng)生成硝酸隨雨水淋灑到土壤中，并與土壤中的礦物質(zhì)作用生成能被植物吸收的硝酸鹽。因此說(shuō)雷雨有肥田的作用。正常的雨水也并不是顯中性的，而是略顯酸性，這與工業(yè)燃煤和汽車(chē)尾氣的排放有直接關(guān)系，當(dāng)然空氣中含有的CO2也會(huì)起作用。3．SO2和NO2是主要的大氣污染物，它們除可以直接危害人體的健康外，還是形成酸雨的罪魁禍?zhǔn)住O2還是造成光化學(xué)煙霧的主要因素。NO2在紫外線照射下，會(huì)發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一種有毒的煙霧——光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧能刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡。3NO2＋H2O2HNO3＋NO2SO2＋O22SO3SO3＋H2OH2SO4思維過(guò)程三遷移應(yīng)用【例1】導(dǎo)致下列現(xiàn)象的主要原因與排放SO2有關(guān)的是（）A．酸雨B．光化學(xué)煙霧C．臭氧空洞D．溫室效應(yīng)思路：本題是一道化學(xué)與環(huán)境的題目，題中四個(gè)選項(xiàng)均屬于大氣污染方面的現(xiàn)象，其形成原因各有不同。酸雨與人們排放的SO2有關(guān)；光化學(xué)煙霧與碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氮的氧化物有關(guān)；臭氧空洞與氟氯烴（即氟利昂）有關(guān)；溫室效應(yīng)與大氣中二氧化碳濃度不斷上升有關(guān)。因此，正確了解各種污染的形成原因是解答本題的關(guān)鍵。答案：A【例2】汽車(chē)尾氣（含有烴類(lèi)、CO、SO2與NO等物質(zhì)）是城市空氣的污染源，治理的方法之一是在汽車(chē)的排氣管上裝一個(gè)“催化轉(zhuǎn)換器”（用鉑、鈀合金作催化劑）。它的特點(diǎn)是使CO與NO反應(yīng)，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無(wú)毒氣體，并促使烴類(lèi)充分燃燒及SO2轉(zhuǎn)化。（1）寫(xiě)出一氧化碳與一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________；（2）“催化轉(zhuǎn)換器”的缺點(diǎn)是在一定程度上提高空氣的酸度，其原因是____________；（3）控制城市空氣污染源的方法可以有（）A．開(kāi)發(fā)氫能源B．使用電動(dòng)車(chē)C．植樹(shù)造林D．戴上呼吸面具思路：此題屬于環(huán)保類(lèi)信息遷移題，解答本題要學(xué)會(huì)利用所學(xué)知識(shí)解決新問(wèn)題。題示信息：CO和NO反應(yīng)，生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無(wú)毒氣體，并促使SO2的轉(zhuǎn)化（鉑、鈀作催化劑）。聯(lián)想：CO和NO反應(yīng)，生成的氣體一定是CO2，故（1）的正確答案是：2CO＋2NO2CO2＋N2。聯(lián)想：SO2的催化氧化，故（2）的正確答案是：SO2轉(zhuǎn)化為SO3，產(chǎn)生H2SO4的酸霧。（3）認(rèn)真閱讀題干“控制城市空氣污染源的方法”。答案：（1）（2）見(jiàn)解析（3）AB新題解答1【例】在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將O2與NO按3：4的體積比充滿(mǎn)一個(gè)干燥燒瓶，將燒瓶倒置于水中，瓶?jī)?nèi)液面逐漸上升后，最后燒瓶?jī)?nèi)溶液的物質(zhì)的量濃度為（）A．·L－1B．·L－1C．·L－1D．·L－1解析：此題涉及兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)：①NO與O2迅速反應(yīng)生成NO2。②NO2與O2混合氣與水發(fā)生反應(yīng)：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。設(shè)O2為3mol，NO為4mol。根據(jù)2NO＋O22NO2，燒瓶?jī)?nèi)實(shí)際存在的是4molNO2和1molO2，與水作用后，恰好生成4molHNO3，溶液的體積為5×。故硝酸溶液的濃度為4/（5×）＝（mol·L－1）。答案：B點(diǎn)評(píng)：解答本題容易出現(xiàn)下列錯(cuò)誤：設(shè)O2為3L，NO為4L，恰好反應(yīng)生成molHNO3，燒瓶容積等于氣體體積，為3＋4＝7L，故HNO3的物質(zhì)的量濃度為/7＝·L－1，選C。錯(cuò)誤的根本原因在于忽視了3LO2和4LNO充入燒瓶即發(fā)生反應(yīng)：2NO＋O22NO2，氣體實(shí)際體積為5L（4LNO2和1LO2），故燒瓶容積應(yīng)為5L而不是7L。新題解答2【例】我國(guó)農(nóng)業(yè)因遭受酸雨而造成每年損失高達(dá)15億多元。為了有效控制酸雨，目前國(guó)務(wù)院已批準(zhǔn)了《酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案》等法規(guī)。（1）現(xiàn)有雨水樣品1份，每隔一段時(shí)間測(cè)定該雨水樣品的pH，所得數(shù)據(jù)如下表：測(cè)試時(shí)間/h01234雨水的pH分析數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：（已知Cl2＋SO2＋2H2OH2SO4＋2HCl）①雨水樣品的pH變化的原因是（用化學(xué)反應(yīng)方程式表示）____________________。②如果將剛?cè)拥纳鲜鲇晁妥詠?lái)水相混合，pH將變________（填“大”或“小”）。（2）你認(rèn)為減少酸雨產(chǎn)生的途徑可采用的措施是________。①少用煤作燃料②把工廠煙囪造高③燃料脫硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤開(kāi)發(fā)新能源A．①②③B．②③④⑤C．①③⑤D．①③④⑤（3）在英國(guó)進(jìn)行的一個(gè)研究結(jié)果表明：高煙囪可以有效地降低地表面SO2濃度。在20世紀(jì)的60年代～70年代的10年間，由發(fā)電廠排放出的SO2增加了35％，但由于建筑高煙囪的結(jié)果，地面SO2濃度降低了30％之多。請(qǐng)你從全球環(huán)境保護(hù)的角度，分析這種方法是否可取?簡(jiǎn)述其理由。解析：酸雨放置時(shí)pH變化，其原因是雨水中的H2SO3被空氣中氧氣氧化所致。雨水和自來(lái)水混合，應(yīng)考慮H2SO3與Cl2（或HClO）的反應(yīng)。答案：（1）①2H2SO3＋O22H2SO4②小（2）C（3）不可取。因SO2的排放總量沒(méi)有減少，所以進(jìn)一步形成的酸雨仍會(huì)造成對(duì)全球的危害。點(diǎn)評(píng)：接觸和認(rèn)識(shí)化學(xué)與環(huán)境的關(guān)系，強(qiáng)化環(huán)保意識(shí)，是化學(xué)學(xué)習(xí)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。因而有關(guān)環(huán)境保護(hù)的內(nèi)容，如環(huán)境污染、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染物的處理及防治污染的措施等，都應(yīng)引起重視。合作討論一、某同學(xué)將NO2和O2的混合氣體一同溶于水中，結(jié)果混合氣體全部被吸收，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式，與同學(xué)交流。另一位同學(xué)用排水集氣法收集了半試管的NO氣體，然后緩緩向倒立在水槽中盛有NO的試管內(nèi)通入一定量的O2，發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)的水面逐漸上升，最后充滿(mǎn)整個(gè)試管，寫(xiě)出這個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式，與同學(xué)交流。我的思路：將反應(yīng)方程式2NO＋O22NO2和3NO2＋H2O2HNO3＋NO結(jié)合起來(lái)考慮，可以寫(xiě)出兩個(gè)反應(yīng)的方程式：4NO2＋O2＋2H2O4HNO34NO＋3O2＋2H2O4HNO3二、根據(jù)上面的討論，有的同學(xué)推測(cè)：將一定量的O2、NO、NO2混合后再溶于水中，氣體也有可能完全被吸收而形成HNO3，并且寫(xiě)出了相應(yīng)的化學(xué)方程式：NO＋NO2＋O2＋H2O2HNO3。該同學(xué)的預(yù)測(cè)對(duì)嗎?他給出的方程式正確嗎?交流一下，發(fā)表自己的見(jiàn)解。我的思路：預(yù)測(cè)是對(duì)的，可將方程式4NO2