氮氧化合物的性质与危害

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氮氧化合物的性质与危害

2016-12-08 作者: xuzhiping 浏览: 2129 次

摘要: 氮与氧可以形成多种化合物,除了笑气(N2O)以外,还有一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化三氮(N3O4)和五氧化二氮(N2O5)等,统称为氮氧化合物。这说明氮和氧两种元素是容易化合的。但有趣的是,空气中含有五分之四体积的氮气和...

氮与氧可以形成多种化合物,除了笑气(N2O)以外,还有一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化三氮(N3O4)和五氧化二氮(N2O5)等,统称为氮氧化合物。这说明氮和氧两种元素是容易化合的。但有趣的是,空气中含有五分之四体积的氮气和五分之一体积的氧气,它们却一直“和平共处,相安无事”。只有在高温和放电等特殊条件下,二者才能化合。例如,在雷电的作用下,大气中的氮与氧可以化合生成一氧化氮。一氧化氮是一种无色的气体,它在空气中很容易被氧化为棕色的二氧化氮。二氧化氮是一种具有很强刺激性的气体,它对人体有毒。

1772年,英国化学家普利斯特里曾用铜与硝酸反应制得一氧化氮,他又用铁等金属与硝酸反应制得了棕色的二氧化氮。二氧化氮分子(NO2)又可以两两结合成无色的四氧化二氮(N2O4)。

在常温下,O2和N2O4这两种气体可以同时共存;在低温下几乎全部以N204的形式存在;当加热至140°C时,又会全部转化为NO2,而当温度升至150°C以上时,又将全部分解为NO和O2

一氧化氮和二氧化氮都是空气的污染物,它们主要来自汽车尾气,并且是引发光化学烟雾的罪魁祸首。例如,20世纪50年代初洛杉矶就曾发生过严重的“光化学烟雾事件”。

洛杉矶是美国第三大城市,它以开发石油、制造飞机和生产汽车闻名于世。该市三面环山,高速公路纵横交错,占全市面积的30%。全市约有250万辆汽车,平均每天消耗汽油1600万升以上汽车排放的大量废气使洛杉矶市的上空积聚了成千上万吨的石油烃废气、一氧化碳、氮氧化合物和含铅的烟尘。因此从1946年开始,每年的夏天和早秋季节,一种浅蓝色的、具有刺激性的烟雾经常笼罩着整个城市,有时几天不散。它使人的眼睛、鼻子、喉咙、气管和肺部的黏膜受到刺激,因而出现眼睛红肿、流泪、喉炎、胸痛和呼吸衰竭等病症。其中1952年的一次旷日持久的烟雾,竟然造成当地400多名老人和儿童死亡,成为世界闻名的八大公害事件之一。

洛杉矶的烟雾事件究竟是怎样发生的呢?经过科学家多年的调查和研究,它的形成机制已经阐明:原来,汽车排放的大量尾气使空气中积聚了大量的烃、CO和NO,这些气体在当地高温和强烈的阳光照射下,发生了如下一系列的化学反应:

1.NO被氧化为NO2

2.NO2在阳光的激发下被分解为NO和氧原子(O),进而生成臭氧

3.臭氧和二氧化氮进一步使烯烃形成醛类(RCHO)、硝基过氧乙酰(PAN)和其他氧化剂。

这样,空气中便形成了一种特殊的光化学烟雾。它的主要成分是臭氧(O3)和二氧化氮(NO2)。臭氧可使空气显现浅蓝色,而二氧化氮则显棕色,它们的混合物显紫色。这两种气体都具有刺激性,可导致人的眼睛刺痛、流泪,出现头晕、恶心,以及气喘、咳嗽、呼吸衰竭等病症。持续的光化学烟雾所产生的醛类、PAN和其他氧化剂对人体的危害更大。

目前,治理光化学烟雾的主要措施是处理好汽车排放的尾气。

办法之一是在汽车排气管上安装一个用钼钯合金作为催化剂的反应器,它可以将尾气中的有害成分(CO、NO)转化为无害的CO2和N2

这种方法的缺点是可能会提高空气的酸度,因为铂钯合金同样可以催化二氧化硫氧化为三氧化硫。

措施之二是检查汽车的发动机,使燃油充分燃烧,并推广使用无铅汽油等。

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