一氧化氮和二氧化氮的制备及性质

创作时间:

作者:

@小白创作中心

一氧化氮和二氧化氮的制备及性质

引用

来源

https://www.renrendoc.com/paper/321149860.html

一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）是氮氧化物家族中的重要成员，在大气化学、生物学、医学以及材料科学等领域具有广泛应用。本文将详细介绍这两种气体的制备方法、物理化学性质、应用以及环境影响，并提供具体的实验操作步骤和安全注意事项。

氮氧化物的概述

氮氧化物是指由氮和氧组成的化合物，主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。氮氧化物主要来源于自然界和人为活动，如雷电、汽车尾气、工业排放等。氮氧化物对环境和人体健康具有重要影响，如参与大气光化学反应、形成酸雨、影响空气质量等。因此，对氮氧化物的制备方法和性质进行研究，有助于更好地控制其排放和危害。

一氧化氮的制备及性质

一氧化氮的制备方法

在实验室中，一氧化氮可以通过分解亚硝酸或加热金属亚硝酸盐来制备。例如，铜与稀硝酸反应可以生成一氧化氮。在工业上，一氧化氮主要通过氨的催化氧化来制备，这是生产硝酸的重要步骤。

一氧化氮的物理性质

一氧化氮在常温下为无色、无味的气体。它微溶于水，在水中的溶解度较低。一氧化氮的密度略大于空气，相对分子质量较小。

一氧化氮的化学性质

一氧化氮具有可燃性，能在空气中燃烧生成二氧化氮。一氧化氮能与过渡金属离子形成配合物，如与铁离子形成亚硝酰铁配合物。一氧化氮具有较强的还原性，能与多种氧化剂反应，如与氧气反应生成二氧化氮。一氧化氮具有一定的毒性，能与血红蛋白结合，影响氧气的输送。

二氧化氮的制备及性质

二氧化氮的制备方法

实验室中常用铜与浓硝酸反应来制备二氧化氮，反应方程式为Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。铜与浓硝酸反应亚硝酸铜在加热到150°C时会分解生成二氧化氮和氧化铜，反应方程式为2Cu(NO2)2=2CuO+4NO2↑。加热亚硝酸铜在高温下，一氧化氮和氧气可以反应生成二氧化氮，反应方程式为2NO+O2=2NO2。氮氧化物间的相互转化。

二氧化氮的物理性质

二氧化氮是一种红棕色、有刺激性气味的气体。二氧化氮的密度比空气大，可以用向上排空气法收集。二氧化氮易溶于水，且与水反应生成硝酸和一氧化氮。

二氧化氮的化学性质

二氧化氮可以与水反应生成硝酸和一氧化氮，反应方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO。二氧化氮可以与碱溶液反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水，例如与氢氧化钠溶液的反应方程式为2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O。二氧化氮既有氧化性又有还原性，可以被强氧化剂氧化为五氧化二氮，也可以被还原剂还原为一氧化氮。

氮氧化物的应用及环境影响

氮氧化物的应用

氮氧化物（如一氧化氮和二氧化氮）在化工领域中被用作重要的原料，用于生产硝酸、氮肥、炸药等。一氧化氮在医疗领域具有重要应用，例如作为信号分子参与心血管系统的调节，还可用于治疗新生儿持续性肺动脉高压等疾病。在能源领域中，氮氧化物可用于燃气涡轮机和柴油机的燃烧过程中，以提高燃烧效率。

氮氧化物对环境的影响

氮氧化物在阳光下可与其他大气污染物发生光化学反应，生成光化学烟雾，对人体健康和生态环境造成危害。氮氧化物可与大气中的臭氧发生反应，导致臭氧层破坏，增加地球表面紫外线辐射的强度，对人体健康和生态环境造成潜在威胁。氮氧化物是一种温室气体，虽然其对温室效应的贡献相对较小，但随着其排放量的增加，对全球气候变暖的影响也不容忽视。氮氧化物在大气中经过氧化和凝结过程，可形成硝酸型酸雨，对土壤、水体和建筑物等造成腐蚀和破坏。

实验操作及安全注意事项

实验操作步骤

一氧化氮的制备：在通风橱内，用稀硝酸与铜片反应制取。将铜片放入试管中，加入少量稀硝酸，微热。反应开始后，将生成的气体通过装有氢氧化钠溶液的洗气瓶以除去混入的二氧化氮。
二氧化氮的制备：由浓硝酸与铜片反应制取。将铜片放入试管中，加入浓硝酸，加热。反应开始后，将生成的气体通入装有水的洗气瓶中，以观察二氧化氮与水的反应。
性质实验：分别用排水法和排空气法收集一试管一氧化氮和二氧化氮，观察颜色并比较。向盛有二氧化氮的试管中加入适量水，观察现象。