发现之旅 |
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现在全世界气候异常,自然灾害频发,资源紧张,这与当代工业迅速发展,重视经济发展,而忽视了资源保护,环境保护,造成了严重的环境污染,长此一往,对人、动物、植物等的生存将产生严重危险。而在环境污染中,光化学烟雾就是其中之一,它比酸雨的危害要严重的多。
1943年,美国洛杉矶市发生了世界上最早的光化学烟雾事件,此后,在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现这种烟雾。 |
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经研究表明:光化学烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛及其他氧化剂。可是它们是怎么来的呢?又是从哪儿来的呢? |
深入思考 |
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19世纪以来,由于工业和交通运输的发展,上述物质大量排入大气,使空气污染日趋严重,影响到动、植物生命活动乃至人体健康。污染物的来源有的来自自然界(如火山喷出的烟灰),有的来自人类活动,其中工业、交通运输产生的废气是主要的污染源。 |
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光化学烟雾是一种淡蓝色的烟雾,汽车尾气和工厂废气里含大量氮氧化物和碳氢化合物,这些气体在阳光和紫外线作用下,会发生光热化学反应,产生以臭氧为主的醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物。光化学烟雾由此而生。
下图显示了光化学烟雾的形成过程: |
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光化学烟雾的成因及危害示意图 |
我们知道,空气的主要成分是氮气和氧气,在通常状况下,这两种气体是不能发生反应的,但是在放电的条件下,特别是在电闪雷鸣的雨天,它们却可以直接化合,生成无色、不溶于水的一氧化氮气体。 |
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一氧化氮在常温下很容易与空气中的氧气化合,生成红棕色、有刺激性气味的二氧化氮气体。 |
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二氧化氮气体 |
二氧化氮是一种有毒气体,在紫外线的照射下,发生一系列的光化学反应,产生一种有毒的烟雾,这种烟雾就是光化学烟雾,它能刺激呼吸器官,使人生病甚至死亡。
一氧化氮和二氧化氮都是大气的污染物,而空气中的一氧化氮和二氧化氮主要来自汽车尾气和工业废气,所以应该加强对汽车尾气和工业废气的治理。 |
学有所用 |
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汽车是现代文明的一个标志,但它的蓬勃兴起也只有 100 年的历史。20 世纪初叶,人们对马路上来来往往的汽车并没有什么反感,因为那时汽车还不多。到了第二次世界大战结束以后,随着汽车数量的日益增加,一些大城市里出现了汽车污染的公害。 |
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汽车污染,首先是指汽车排气的污染。人们常常可以看到小轿车后面排气管喷出的团团白烟,柴油汽车和三轮摩托还冒着滚滚黑烟,而且夹带着难闻的气味,加上喇叭声和汽缸振动的噪声,更是令人厌恶。汽车发动机空档运转时排出一氧化碳最多,约占排气量的5%。汽车缓慢行驶时,排气管喷出的烟是黑的,这说明燃料燃烧不完全,很多炭粒随气体排出。汽车高速行驶时,车尾喷出团团白烟,此时排气量最大,白烟中氮氧化物含量很高,这是汽油在高温燃烧下产生的一种有害气体。
汽车排气污染最严重的危害是生成“光化学烟雾”。它是由汽车排出或泄漏的氮氧化物,在强烈的太阳光照射下,发生光化学分解,生成游离氧原子。游离氧原子的活性很高,在大气中经催化作用,与普通的氧分子结合生成臭氧。臭氧的氧化性极强,能将汽车排气中的碳氢化合物氧化成甲醛、乙醛和酮类等,并进一步与氮的氧化物反应,生成过氧酰基硝酸酯(简称PAN)等一系列强氧化剂。
所有这些化学反应生成物加上大气中的水蒸气,在特定的条件下就生成了有刺激性的蓝色光化学烟雾。它是以二氧化硫起主导作用的,与“伦敦型烟雾”不同的另一类烟雾。它能强烈刺激眼睛、喉咙,腐蚀建筑材料。因为它首先出现在美国的洛杉矾,所以也称为“洛杉矶型烟雾”。
光化学烟雾不仅有害于居民的健康,而且对植物的危害也很严重。洛杉矶发生烟雾期间,郊区生长的蔬菜全部由绿色变为褐色,谁也不愿吃它,以致无法销售;大批树木落叶枯萎,其中包括松树和长青树种。此外,光化学烟雾还促使家畜犯病,橡胶制品老化龟裂,建筑物腐蚀损坏。 |
沙场练兵 |
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1. 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。关于NO的下列叙述不正确的是 ( )
A. NO可以是某些低价 N 物质的氧化产物
B. NO不是亚硝酸酐
C. NO可以是某些高价 N 物质的还原产物
D. NO是红棕色气体
答案:D
解析:NO中N为+2价,处于中间价态,它可以是-3价N或0价N2单质被氧化以后生成的氧化产物,也可以是+5价、+4价等高价态N被还原以后生成的还原产物。因此A、C叙述正确。
NO不是亚硝酸的酸酐,亚硝酸的酸酐是N2O3,故B叙述正确。NO是无色气体,NO2才是红棕色气体,所以D为该题选项。
这道题将最新科研成果与教材中的基础知识紧密结合在一起,它的“起点高,落点低”,审题时重点应放在考查的基础知识和基本规律上。
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2. 一氧化氮在常温下是一种难溶于水的气体,密度比空气略大;它能跟空气里的氧气迅速反应,生成二氧化氮。现要收集一氧化氮气体,可采用的方法是 ( )
A.
向上排空气法
B. 热电厂水法
C.
排水法和向上排空气法
D.
排水法和向下排空气法
答案:B
解析:根据收集气体的原则:难溶于水——可用排水法,密度大于空气密度——向上排空气法,但也要考虑这种气体的性质:是否与空气中某成分反应,是否有毒等,如果与空气中某成分反应或者有毒会造成空气污染,就不能用排空气法收集。此题中一氧化氮虽密度比空气大,但能与空气中氧气反应,因此只能用排水法收集,答案B。
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3.
某金属的硝酸盐受热分解,生成金属氧化物、NO2 和O2 ,其中NO2 和氧气的体积比为8:1,则金属元素的化合价 ( )
A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定
答案; A
解析:关键是利用电子得失守恒原埋, N→N,O→O,则形成1mol O2失去4mol电子,同时生成8molNO2必得8mol电子,金属元素的化合价必升高。
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4. 将装有50mLNO2 、NO混合气体的量筒倒立于水槽中,反应后气体体积缩小为30mL,则原混合气体中NO2 和NO的体积比是( )
A. 5∶3 B. 3∶5 C. 3∶2 D. 2∶3
答案; C
解析:判断此题可根据化学方程式,运用差量法进行计算,由所得结果来确定正确的选项.
解:设混合气体中NO2的体积为x
差量法:3NO2+H2O====2HNO2+ NO △V
3mL 1mL 3mL-1mL=2mL
x 50mL-30mL=20mL
=
x=30mL
则原混合气体中NO为50mL-30mL=20mL
所以:V(NO2)∶V(NO)=30∶20=3∶2
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