第三節硫和氮的氧化物思維過程一實驗探究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，當滴入品紅溶液振蕩時，品紅的紅色會褪去。SO2具有漂白作用的原因是SO2與有色物質化合而形成了不穩定的無色物質，所以當褪色的品紅受熱時，不穩定的無色物質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具有強氧化性，有色物質一經被它們漂白便不能再恢復原來的顏色了。2．設計實驗讓NO2盡可能多地被H2O吸收。可以參考以下反應：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。只要源源不斷地供給O2，不愁NO2不被吸收。工業上生產硝酸時，最后一步就是用水吸收NO2，為了提高NO2的轉化率，所采用的方法就是基于以上的反應原理。思維過程二積累知識1．在空氣中點燃硫磺，會發出淡藍色的火焰，生成無色有刺激性氣味的氣體SO2，反應方程式為：S＋O2SO2。SO2氣體的密度比空氣的大（你能計算一下SO2氣體在標準狀況下的密度嗎?），易液化（沸點為－10℃）。我們在中學階段遇到的易液化的氣體除去SO2還有NH3和Cl2。SO2可以與水反應生成H2SO3，H2SO3不穩定，在相同的條件下就可以分解再生成H2O和SO2，所以SO2溶于水的反應是一個可逆反應。可逆反應的化學方程式中不用“”號，而使用“”號，SO2＋H2OH2SO3。所謂可逆反應就是指在相同的反應條件下，既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應。由此可見，可逆反應是不能沿著一個方向進行到底的。我們在前面學習過的Cl2和H2O的反應，實際上也是一個可逆反應，應當表示為Cl2＋H2OHCl＋HClO。SO2是有毒的氣體，進行有關實驗時應注意安全。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在空氣中的體積分數占到：78％，O2的體積分數為21％。通常情況下二者是相安無事的，但是在高溫或放電（如雷電）的情況下，二者就可以直接反應而生成無色的不溶于水的NO氣體，其反應方程式為：N2＋O22NO。NO遇到O2會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發生反應而生成HNO3。工業上就是利用這一原理來制取HNO3的。3NO2十H2O2HNO3＋NO為了提高NO2的吸收率，在吸收的過程中要補充適量的O2，所以總的來看吸收反應可表示為4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。NO與O2配比適當時，也可以被水完全吸收。4NO＋3O2＋2H2O4HNO3在電閃雷鳴的雨天，會產生放電現象，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與雨水反應生成硝酸隨雨水淋灑到土壤中，并與土壤中的礦物質作用生成能被植物吸收的硝酸鹽。因此說雷雨有肥田的作用。正常的雨水也并不是顯中性的，而是略顯酸性，這與工業燃煤和汽車尾氣的排放有直接關系，當然空氣中含有的CO2也會起作用。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首。NO2還是造成光化學煙霧的主要因素。NO2在紫外線照射下，會發生一系列光化學反應，產生一種有毒的煙霧——光化學煙霧。光化學煙霧能刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡。3NO2＋H2O2HNO3＋NO2SO2＋O22SO3SO3＋H2OH2SO4思維過程三遷移應用【例1】導致下列現象的主要原因與排放SO2有關的是（）A．酸雨B．光化學煙霧C．臭氧空洞D．溫室效應思路：本題是一道化學與環境的題目，題中四個選項均屬于大氣污染方面的現象，其形成原因各有不同。酸雨與人們排放的SO2有關；光化學煙霧與碳氫化合物、一氧化碳和氮的氧化物有關；臭氧空洞與氟氯烴（即氟利昂）有關；溫室效應與大氣中二氧化碳濃度不斷上升有關。因此，正確了解各種污染的形成原因是解答本題的關鍵。答案：A【例2】汽車尾氣（含有烴類、CO、SO2與NO等物質）是城市空氣的污染源，治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個“催化轉換器”（用鉑、鈀合金作催化劑）。它的特點是使CO與NO反應，生成可參與大氣生態環境循環的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒及SO2轉化。（1）寫出一氧化碳與一氧化氮反應的化學方程式_______________；（2）“催化轉換器”的缺點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．開發氫能源B．使用電動車C．植樹造林D．戴上呼吸面具思路：此題屬于環保類信息遷移題，解答本題要學會利用所學知識解決新問題。題示信息：CO和NO反應，生成可參與大氣生態環境循環的無毒氣體，并促使SO2的轉化（鉑、鈀作催化劑）。聯想：CO和NO反應，生成的氣體一定是CO2，故（1）的正確答案是：2CO＋2NO2CO2＋N2。聯想：SO2的催化氧化，故（2）的正確答案是：SO2轉化為SO3，產生H2SO4的酸霧。（3）認真閱讀題干“控制城市空氣污染源的方法”。答案：（1）（2）見解析（3）AB新題解答1【例】在標準狀況下，將O2與NO按3：4的體積比充滿一個干燥燒瓶，將燒瓶倒置于水中，瓶內液面逐漸上升后，最后燒瓶內溶液的物質的量濃度為（）A．·L－1B．·L－1C．·L－1D．·L－1解析：此題涉及兩個知識點：①NO與O2迅速反應生成NO2。②NO2與O2混合氣與水發生反應：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。設O2為3mol，NO為4mol。根據2NO＋O22NO2，燒瓶內實際存在的是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點評：解答本題容易出現下列錯誤：設O2為3L，NO為4L，恰好反應生成molHNO3，燒瓶容積等于氣體體積，為3＋4＝7L，故HNO3的物質的量濃度為/7＝·L－1，選C。錯誤的根本原因在于忽視了3LO2和4LNO充入燒瓶即發生反應：2NO＋O22NO2，氣體實際體積為5L（4LNO2和1LO2），故燒瓶容積應為5L而不是7L。新題解答2【例】我國農業因遭受酸雨而造成每年損失高達15億多元。為了有效控制酸雨，目前國務院已批準了《酸雨控制區和二氧化硫污染控制區劃分方案》等法規。（1）現有雨水樣品1份，每隔一段時間測定該雨水樣品的pH，所得數據如下表：測試時間/h01234雨水的pH分析數據，回答下列問題：（已知Cl2＋SO2＋2H2OH2SO4＋2HCl）①雨水樣品的pH變化的原因是（用化學反應方程式表示）____________________。②如果將剛取樣的上述雨水和自來水相混合，pH將變________（填“大”或“小”）。（2）你認為減少酸雨產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開發新能源A．①②③B．②③④⑤C．①③⑤D．①③④⑤（3）在英國進行的一個研究結果表明：高煙囪可以有效地降低地表面SO2濃度。在20世紀的60年代～70年代的10年間，由發電廠排放出的SO2增加了35％，但由于建筑高煙囪的結果，地面SO2濃度降低了30％之多。請你從全球環境保護的角度，分析這種方法是否可取?簡述其理由。解析：酸雨放置時pH變化，其原因是雨水中的H2SO3被空氣中氧氣氧化所致。雨水和自來水混合，應考慮H2SO3與Cl2（或HClO）的反應。答案：（1）①2H2SO3＋O22H2SO4②小（2）C（3）不可取。因SO2的排放總量沒有減少，所以進一步形成的酸雨仍會造成對全球的危害。點評：接觸和認識化學與環境的關系，強化環保意識，是化學學習的一項重要內容。因而有關環境保護的內容，如環境污染、環境監測、污染物的處理及防治污染的措施等，都應引起重視。合作討論一、某同學將NO2和O2的混合氣體一同溶于水中，結果混合氣體全部被吸收，寫出該反應的化學方程式，與同學交流。另一位同學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的試管內通入一定量的O2，發現試管內的水面逐漸上升，最后充滿整個試管，寫出這個反應的化學方程式，與同學交流。我的思路：將反應方程式2NO＋O22NO2和3NO2＋H2O2HNO3＋NO結合起來考慮，可以寫出兩個反應的方程式：4NO2＋O2＋2H2O4HNO34NO＋3O2＋2H2O4HNO3二、根據上面的討論，有的同學推測：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，并且寫出了相應的化學方程式：NO＋NO2＋O2＋H2O2HNO3。該同學的預測對嗎?他給出的方程式正確嗎?交流一下，發表自己的見解。我的思路：預測是對的，可將方程式4NO2