第9讲 氮及其氧化物的性质与应用（学案）-2025年新高考化学一轮复习考点逐点突破经典学案（新高考专用）

第9讲 氮及其氧化物的性质与应用 2025届高考化学复习 第9讲 氮及其氧化物的性质与应用 一切科学上的最伟大的发现，几乎都来自精确的量度——瑞利 复习目标 1．从原子结构和氧化还原反应角度，认识氮气的化学反应，知道氮的固定类型。 2．从氧化还原反应角度，认识氮的氧化物所发生的化学反应。 3．能书写NO和NO2实验室和工业制备方程式，能根据有关原理书写氮氧化物消除方程式。 氮气的化学性质 氮氧化物对环境的影响 【问题解决1】 已知空气中CO2的体积分数为0.03%，Ar为0.9%，从空气中制得Ar流程如下，请补充有关步骤。 氮气的分子结构与性质 1．氮气的结构 分子式 电子式 结构式 模型 键的类型及数目 键能 分子稳定性 等电子体 N2 ___个σ键、___个π键 很大 _____ CO、CN－ 2．氮气的化学性质 性质 化学方程式 备注 氧化性 用此反应用与除去空气中的N2 工业合成氨的原理 高温高压催化剂 可逆反应；放热反应 还原性 雷雨发庄稼 反应条件不是“加热”，氮气不能燃烧 温馨提醒 氮原子半径小，吸收电子的能力较强。表现出较强的化学活泼性，但不能认为N2性质活泼，因为在N2分子中N≡N的键能较大，故N2性质不活泼。 N2要参与反应需要高温、放电等条件。 1．含某元素的物质间能实现如下直接转化，该元素是 A．碳 B．氮 C．硫 D．钠 2．下列物质定条件下的转化或有关氮的说法正确的是________。 ①（2024·靖江模拟）N2性质不活泼，可作为粮食保护气 ②（2022·江苏高考）自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 ③（2024·南京、盐城模拟）栽种豆科植物作“绿肥”属于人工固氮 ④ N2NO2HNO3 【问题解决2】 NO NO2 物理性质 ____色，____于水，有毒气体 _______色，________水，有________气味，有毒 化学性质 ①还原性较强 2NO＋O2＝________ ②弱氧化性：6NO＋4NH35N2＋6H2O ①氧化性较强：NO2＋SO2＝NO＋SO3 可使湿润的KI淀粉试纸变______色 ②与水反应：3NO2＋H2O＝_______________ ③自身聚合：2NO2N2O4 工业制备 NH3＋O2＋ 2NO＋O2＝_______ 实验室制备 Cu＋HNO3(稀)＝_______________ Cu＋HNO3(浓)＝________________________ 危害 与人体血红蛋白结合 ______________、_______________ 氮的氧化物 种类 6种：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，其中亚硝酐为_____，硝酐为_____ 共存 通常情况下，HCl与________，NO与_______不能共存 检验 NO2与溴蒸气______用湿润的KI淀粉试纸检验 NO2 NO2可以与水反应生成硝酸，但NO2______硝酸的酸酐 不能忽视反应“2NO2N2O4”：①收集1 mol NO2时，在标准状况下的体积小于22.4 L；②在“2NO2N2O4”平衡体系中，增加NO2时，相当于压强增大 NO 与NaOH溶液不反应，用NaOH溶液处理NO尾气时，需要同时通入______ 1．（2023·连云港模拟）自然界中时刻存在着氮的转化。如图为N2分子在催化剂作用下发生一系列转化示意图。 下列叙述正确的是 A．N2→NH3，NH3→NO均属于氮的固定 B．使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量 C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂 D．在催化剂a作用下，氮原子发生了氧化反应 2．以NO2、O2熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法不正确的是 A．电子从左侧电极经过负载后流向右侧电极 B．负极发生的反应时NO2－e－＋NO3－＝N2O5 C．该电路工作时，熔融液中的Na＋移向石墨Ⅰ D．该电池无论用阳离子交换膜还是阴离子交换膜，总反应式不变 【问题解决3】 氮的氧化物（NO、NO2等）是主要的大气污染物，必须脱除才能排放。 （1）臭氧脱硝法：O3氧化NO结合水洗，可产生HNO3，该反应的化学方程式为____________________________________。 （2）氨气催化吸收法：已知7 mol氨气恰好能将含NO和NO2共6 mol的混合气体完全转化为N2，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为__________。 （3）工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2，可用以下方法吸收： ①水吸收法。结合化学方程式说明用水吸收NO2的缺陷________________________________________________________________________________。 ②NaOH溶液吸收法。发生的反应有： 2NaOH＋NO＋NO2＝2NaNO2＋H2O NaOH＋NO2___________＋NaNO2＋H2O（填化学式，不需要配平方程式） ③H2O2氧化法：写出NO被H2O2氧化为NO3－的离子方程式：_______________________________。 （4）用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气，关系如图：（α 表示尾气NO、NO2中NO2的含量） 根据上图可知______（填字母）。 a．NaOH溶液浓度越大，氮氧化物的吸收率越大 b．NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大 NOx污染治理 ① 碱吸收 NO2＋NO＋NaOH＝NaNO2＋ NO2＋ NaOH＝NaNO2＋NaNO3＋ ② 盐吸收 NO＋NO2＋Na2CO3＝NaNO2＋ NO2＋Na2CO3＝NaNO2＋NaNO3＋ ③ 氨还原 6NO2＋8NH37N2＋12H2O NO＋NH3N2＋H2O ④ CH4还原 CH4(g)＋NO(g)＝CO2(g)＋H2O＋ ⑤ CO还原 CO＋NO2＝CO2(g)＋N2 （2023·金坛期中）研究脱除烟气中的NO是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。选择性催化还原技术是利用还原剂氨或尿素，把烟气中的NO还原成N2和H2O。相关反应的化学方程式如下： Ⅰ．N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝a kJ/mol Ⅱ．2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝b kJ/mol Ⅲ．4(NH2)2CO(g)＋6NO2(g)＝7N2(g)＋4CO2(g)＋8H2O(g) ΔH＝c kJ/mol （1）①2(NH2)2CO(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝_______________。 ②有氧条件下，在Fe基催化剂表面，NH3还原NO的反应机理如图1所示，该过程可描述为 ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 图1 图2 图3 （2）近年来，等离子体(NTP)技术是在高压放电下，O2产生自由基(O·)，自由基将NO氧化为NO2后，再用Na2CO3溶液吸收，便达到消除NO的目的。实验室将模拟气(N2、O2、NO)以一定流速通入等离子体装置，实验装置如图2所示(N—14，O—16)。 ①等离子体技术在高温下不利于NO的转化，原因是___________________________________________ _________________________。 ②若9.2 g NO2被Na2CO3溶液充分吸收，转移电子数为0.1 mol，则此反应的离子方程式为_______________________________________________________。 ③其他条件相同，等离子体的功率与NO的转化率关系如图3所示，当功率大于30 W时，NO转化率下降的原因可能是__________________________________________________________________________ ____________________________________________________________。 1．（2023·南京师范大学附属中学高三模拟）氮是各种生物体生命活动中不可缺少的重要元素，氮的循环为生物体提供氮元素。将游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫作氮的固定。下列过程属于氮的固定的是 A．工业利用氮气和氢气合成氨气 B．氨气和硫酸反应制取铵态氮肥 C．氨基酸合成人体所需的蛋白质 D．硝酸盐在细菌作用下生成氮气 2．（2022·北京）某MOFs的多孔材料刚好可将N2O4“固定”，高能选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。 已知：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0 下列说法不正确的是 A．温度升高时不利于NO2吸附 B．多孔材料“固定”N2O4，促进2NO2(g)N2O4(g)平衡正向移动 C．制备HNO3的原理为：2N2O4＋O2＋2H2O＝4HNO3 D．每制备0.4 mol HNO3，转移电子数约为6.02×1022 3．（2022·山东·高考真题）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是 A．含N分子参与的反应一定有电子转移 B．由NO生成HONO的反应历程有2种 C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变 D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减 4．（2023·连云港灌云期中）选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油尾气排放中NOx的一项处理工艺。在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。SCR(选择性催化还原)工作原理： （1）尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式为 _______________________________________________。 （2）反应器中NH3还原NO2的化学方程式为______________________________________________。 （3）“纳米零价铁－H2O2”体系可将烟气中难溶的NO氧化为可溶的NO。在一定温度下，将H2O2溶液和HCl溶液雾化后与烟气按一定比例混合，以一定流速通过装有纳米零价铁的反应装置，可将烟气中的NO氧化。 ①Fe2＋催化H2O2分解产生HO·，HO·将NO氧化为NO的机理如图1所示，Y为__________________。 图1 图2 ②NO与H2O2反应生成HNO3的化学方程式为_______________________________________________。 ③纳米零价铁的作用是____________________________________。 ④NO脱除率随温度的变化如图2所示。温度高于120 ℃时，NO脱除率随温度升高呈现下降趋势的主要原因是______________________________________________________。 （4）当燃油中含硫量较高时，尾气中的SO2、O2会与喷入的氨水作用形成一种正盐，可使催化剂中毒，该盐在农业生产中常用作化学肥料，该正盐是_________________(填化学式)。 5．（2023·淮安、宿迁七校联考）含氮化合物的处理对环境保护意义重大。 （1）用H2或CO催化还原NO均能达到消除污染的目的，反应的还原产物为_________。 （2）实验室常用NaOH溶液吸收NOx(NO和NO2的混合气体)，不考虑NO2与N2O4的转化。 ①若NOx能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范围为__________________。 ②若用100 mL 5 mol·L－1 NaOH吸收NOx，NaOH恰好完全反应，则被吸收的NOx的体积为_________(标准状况)。 （3）用V2O5作催化剂，NH3将NO还原成N2的一种反应历程如图所示，则总反应的化学方程式为_____________________________________________。 （4）一种将氨氮(NH)废水中的氮元素转变为N2脱除的机理如图所示。已知：氧气浓度越高，厌氧氨氧化菌活性越低。 NHⅠNOⅡN2 ①参与Ⅰ中反应的n(NH)∶n(O2)＝______________。 ②废水溶解氧浓度(DO)对氮的脱除率的影响如图所示。当1 mg/L＜DO＜2 mg/L时，随着DO的增大氮的脱除率下降，其原因可能是________________________________________________________________ ________________________________________。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$第9讲 氮及其氧化物的性质与应用 2025届高考化学复习 第9讲 氮及其氧化物的性质与应用 一切科学上的最伟大的发现，几乎都来自精确的量度——瑞利 复习目标 1．从原子结构和氧化还原反应角度，认识氮气的化学反应，知道氮的固定类型。 2．从氧化还原反应角度，认识氮的氧化物所发生的化学反应。 3．能书写NO和NO2实验室和工业制备方程式，能根据有关原理书写氮氧化物消除方程式。 教学重点难点 N2及其NOx的化学性质 教学方法 讨论、归纳 教学过程 氮气的化学性质 氮氧化物对环境的影响 【问题解决1】 已知空气中CO2的体积分数为0.03%，Ar为0.9%，从空气中制得Ar流程如下，请补充有关步骤。 【分析】 氮气的分子结构与性质 1．氮气的结构 分子式 电子式 结构式 模型 键的类型及数目 键能 分子稳定性 等电子体 N2 N≡N ___2个σ键、___1个π键 很大 _____十分稳定 CO、CN－ 2．氮气的化学性质 性质 化学方程式 备注 氧化性 N2＋3MgMg3N2 用此反应用与除去空气中的N2 N2＋3H22NH3 工业合成氨的原理 高温高压催化剂 可逆反应；放热反应 还原性 N2＋O22NO 雷雨发庄稼 反应条件不是“加热”，氮气不能燃烧 温馨提醒 氮原子半径小，吸收电子的能力较强。表现出较强的化学活泼性，但不能认为N2性质活泼，因为在N2分子中N≡N的键能较大，故N2性质不活泼。 N2要参与反应需要高温、放电等条件。 1．含某元素的物质间能实现如下直接转化，该元素是 A．碳 B．氮 C．硫 D．钠 【答案】B 2．下列物质定条件下的转化或有关氮的说法正确的是________。 ①（2024·靖江模拟）N2性质不活泼，可作为粮食保护气 ②（2022·江苏高考）自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 ③（2024·南京、盐城模拟）栽种豆科植物作“绿肥”属于人工固氮 ④ N2NO2HNO3 【答案】① 【解析】①N2化学性质不活泼，常作为粮食保护气，正确；②自然固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如大气固氮是将N2转化为NO，错误；③豆科植物等根部的根瘤菌吸收空气中的氮气转变为含氮化合物，属于自然固氮，错误；④N2与O2在放电条件只能生成NO，错误。 【问题解决2】 NO NO2 物理性质 无____色，不溶____于水，有毒气体 红棕_______色，溶于________水，有刺激性________气味，有毒气体 化学性质 ①还原性较强 2NO＋O2＝________2NO2 ②弱氧化性：6NO＋4NH35N2＋6H2O ①氧化性较强：NO2＋SO2＝NO＋SO3 可使湿润的KI淀粉试纸变______色蓝 ②与水反应：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO ③自身聚合：2NO2N2O4 工业制备 NH3＋O2＋ 4 5 4NO＋6H2O 2NO＋O2＝_______2NO2 实验室制备 Cu＋HNO3(稀)＝_______________ 3Cu＋8HNO3＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋HNO3(浓)＝_ ________________________ Cu＋4HNO3＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 危害 与人体血红蛋白结合 ______________、_______________ 光化学烟雾或破坏臭氧层 氮的氧化物 种类 6种：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，其中亚硝酐为_____N2O3，硝酐为_____N2O5 共存 通常情况下，HCl与________NH3，NO与_______O2不能共存 检验 NO2与溴蒸气______不能用湿润的KI淀粉试纸检验 NO2 NO2可以与水反应生成硝酸，但NO2______不是硝酸的酸酐 不能忽视反应“2NO2N2O4”：①收集1 mol NO2时，在标准状况下的体积小于22.4 L；②在“2NO2N2O4”平衡体系中，增加NO2时，相当于压强增大 NO 与NaOH溶液不反应，用NaOH溶液处理NO尾气时，需要同时通入______空气 1．（2023·连云港模拟）自然界中时刻存在着氮的转化。如图为N2分子在催化剂作用下发生一系列转化示意图。 下列叙述正确的是 A．N2→NH3，NH3→NO均属于氮的固定 B．使用催化剂a、b均可以提高单位时间内生成物的产量 C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂 D．在催化剂a作用下，氮原子发生了氧化反应 【答案】B 【解析】A项，N2→NH3属于氮的固定，NH3→NO不属于氮的固定，错误；B项，催化剂可以提高化学反应速率，可以提高单位时间内生成物的产量，正确；C项，催化剂a作用下，N2→NH3，断裂N≡N非极性共价键；催化剂b作用下，NH3→NO，断裂N—H极性共价键，错误；D项，催化剂a作用下，N2→NH3，氮原子化合价从0价降低至－3价，发生了还原反应，错误。 2．以NO2、O2熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y，下列有关说法不正确的是 A．电子从左侧电极经过负载后流向右侧电极 B．负极发生的反应时NO2－e－＋NO3－＝N2O5 C．该电路工作时，熔融液中的Na＋移向石墨Ⅰ D．该电池无论用阳离子交换膜还是阴离子交换膜，总反应式不变 【答案】C 【问题解决3】 氮的氧化物（NO、NO2等）是主要的大气污染物，必须脱除才能排放。 （1）臭氧脱硝法：O3氧化NO结合水洗，可产生HNO3，该反应的化学方程式为____________________________________。 （2）氨气催化吸收法：已知7 mol氨气恰好能将含NO和NO2共6 mol的混合气体完全转化为N2，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为__________。 （3）工业制硝酸时尾气中含有NO、NO2，可用以下方法吸收： ①水吸收法。结合化学方程式说明用水吸收NO2的缺陷________________________________________________________________________________。 ②NaOH溶液吸收法。发生的反应有： 2NaOH＋NO＋NO2＝2NaNO2＋H2O NaOH＋NO2___________＋NaNO2＋H2O（填化学式，不需要配平方程式） ③H2O2氧化法：写出NO被H2O2氧化为NO3－的离子方程式：_______________________________。 （4）用不同浓度的NaOH溶液吸收NO2含量不同的尾气，关系如图：（α 表示尾气NO、NO2中NO2的含量） 根据上图可知______（填字母）。 a．NaOH溶液浓度越大，氮氧化物的吸收率越大 b．NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大 【答案】（1）O3＋2NO＋H2O＝2HNO3 （2）1∶3 （3）3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，部分NO2转化成有毒气体NO，会产生污染 NaNO3 3H2O2＋2NO＝2NO3－＋2H＋＋2H2O （4）b 【解析】（1）O3、NO、H2O反应生成HNO3，N元素化合价由＋2升高为＋5、O3中O元素化合价由0降低为－2，该反应的化学方程式为O3＋2NO＋H2O＝2HNO3；（2）7 mol氨气恰好能将含NO和NO2共6 mol的混合气体完全转化为N2，设混合气体中NO和NO2的物质的量分别为a mol、（6－a）mol，根据得失电子守恒2a＋4（6－a）＝7×3，a＝1．5，则混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1∶3；（3）①3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO，部分NO2转化成有毒气体NO，会产生污染。②根据化合价升降规律，NaOH＋NO2NaNO3＋NaNO2＋H2O。③NO被H2O2氧化为NO3－，N元素化合价由＋2升高为＋5、H2O2中O元素化合价由－1降低为－2，根据得失电子守恒，反应的离子方程式3H2O2＋2NO＝2NO3－＋2H＋＋2H2O；（4）a项，根据图示，氢氧化钠溶液浓度大于1 mol·L－1后，随NaOH溶液浓度增大，氮氧化物的吸收率降低，错误；b项，NaOH溶液浓度一定时，NO2含量越大，氮氧化物的吸收率越大，正确。 NOx污染治理 ① 碱吸收 NO2＋NO＋NaOH＝NaNO2＋ 1 1 2 2 1H2O NO2＋ NaOH＝NaNO2＋NaNO3＋ 2 2 1 1 1H2O ② 盐吸收 NO＋NO2＋Na2CO3＝NaNO2＋1 1 1 2 CO NO2＋Na2CO3＝NaNO2＋NaNO3＋1 1 1 2 CO2 ③ 氨还原 6NO2＋8NH37N2＋12H2O NO＋NH3N2＋H2O ④ CH4还原 CH4(g)＋NO(g)＝CO2(g)＋H2O＋ CH4+4NO＝CO2+2H2O+2N2 ⑤ CO还原 CO＋NO2＝CO2(g)＋N24CO＋2NO24CO2＋N2 （2023·金坛期中）研究脱除烟气中的NO是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。选择性催化还原技术是利用还原剂氨或尿素，把烟气中的NO还原成N2和H2O。相关反应的化学方程式如下： Ⅰ．N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝a kJ/mol Ⅱ．2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝b kJ/mol Ⅲ．4(NH2)2CO(g)＋6NO2(g)＝7N2(g)＋4CO2(g)＋8H2O(g) ΔH＝c kJ/mol （1）①2(NH2)2CO(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝_______________。 ②有氧条件下，在Fe基催化剂表面，NH3还原NO的反应机理如图1所示，该过程可描述为 ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 图1 图2 图3 （2）近年来，等离子体(NTP)技术是在高压放电下，O2产生自由基(O·)，自由基将NO氧化为NO2后，再用Na2CO3溶液吸收，便达到消除NO的目的。实验室将模拟气(N2、O2、NO)以一定流速通入等离子体装置，实验装置如图2所示(N—14，O—16)。 ①等离子体技术在高温下不利于NO的转化，原因是___________________________________________ _________________________。 ②若9.2 g NO2被Na2CO3溶液充分吸收，转移电子数为0.1 mol，则此反应的离子方程式为_______________________________________________________。 ③其他条件相同，等离子体的功率与NO的转化率关系如图3所示，当功率大于30 W时，NO转化率下降的原因可能是__________________________________________________________________________ ____________________________________________________________。 【答案】（1） kJ/mol 在Fe基催化剂表面，NH3吸附在酸性配位点上形成NH，NO与O2吸附在Fe3＋配位点上形成NO2，而后NH与NO2结合生成的NO2(NH)2与NO反应生成N2、H2O，并从催化剂表面逸出 （2）NO与O2反应生成NO2是放热反应，高温时不利于反应的正向进行 2NO2＋CO＝NO＋NO＋CO2 功率增大时，会产生更多的 O·，NO更易被O·氧化为NO2；功率增大，N2和O2在放电时会生成NO；相比而言，后者产生的NO更多 【解析】（1）①由盖斯定律知，可得目标热化学方程式，则ΔH＝ kJ·mol－1；（2）①NO和O2的反应是放热反应，从平衡移动的角度分析，高温时反应逆向进行，不利于NO的转化。②9.2 g NO2的物质的量为0.2 mol，转移0.1 mol 电子，说明反应为歧化反应，N元素由＋4价变为＋3价和＋5价，用CO平衡电荷，离子方程式为2NO2＋CO＝NO＋NO＋CO2。③由图可知，在高压放电下，O2产生自由基(O·)，功率越大，产生的自由基越多，自由基将NO氧化为NO2的量也越多，但是在放电条件下，N2也可与O2反应生成NO，功率越大，产生的NO越多，相比而言，后者产生的NO更多，NO转化率下降。 1．（2023·南京师范大学附属中学高三模拟）氮是各种生物体生命活动中不可缺少的重要元素，氮的循环为生物体提供氮元素。将游离态的氮转化为氮的化合物的过程叫作氮的固定。下列过程属于氮的固定的是 A．工业利用氮气和氢气合成氨气 B．氨气和硫酸反应制取铵态氮肥 C．氨基酸合成人体所需的蛋白质 D．硝酸盐在细菌作用下生成氮气 【答案】A 【解析】氮的固定必须是氮气生成氮的化合物的过程，而氨气、氨基酸、硝酸盐都是氮的化合物，A项符合题意。 2．（2022·北京）某MOFs的多孔材料刚好可将N2O4“固定”，高能选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO3。原理示意图如下。 已知：2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0 下列说法不正确的是 A．温度升高时不利于NO2吸附 B．多孔材料“固定”N2O4，促进2NO2(g)N2O4(g)平衡正向移动 C．制备HNO3的原理为：2N2O4＋O2＋2H2O＝4HNO3 D．每制备0.4 mol HNO3，转移电子数约为6.02×1022 【答案】D 【解析】A项，二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于NO2的吸附，正确；B项，四氧化二氮被固定后，四氧化二氮的浓度减小，二氧化氮转化为四氧化二氮的平衡向正反应方向移动，正确；C项，由题意可知，被固定后的四氧化二氮与氧气和水反应生成硝酸，反应的化学方程式为2N2O4＋O2＋2H2O＝4HNO3，正确；D项，四氧化二氮转化为硝酸时，生成1 mol硝酸，反应转移1 mol电子，则每制备0.4 mol硝酸，转移电子数约为0.4NA，即2.408×1023，错误。 3．（2022·山东·高考真题）在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是 A．含N分子参与的反应一定有电子转移 B．由NO生成HONO的反应历程有2种 C．增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变 D．当主要发生包含②的历程时，最终生成的水减 【答案】D 【解析】A项，根据反应机理的图示知，含N分子发生的反应有NO＋∙OOH＝NO2＋∙OH、NO＋NO2＋H2O＝2HONO、NO2＋∙C3H7＝C3H6＋HONO、HONO＝NO＋∙OH，含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为+2价、+4价、+3价，上述反应中均有元素化合价的升降，都为氧化还原反应，一定有电子转移，正确；B项，根据图示，由NO生成HONO的反应历程有2种，正确；C项，NO是催化剂，增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，正确；D项，无论反应历程如何，在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8＋O22C3H6＋2H2O，当主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，错误。 4．（2023·连云港灌云期中）选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油尾气排放中NOx的一项处理工艺。在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。SCR(选择性催化还原)工作原理： （1）尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式为 _______________________________________________。 （2）反应器中NH3还原NO2的化学方程式为______________________________________________。 （3）“纳米零价铁－H2O2”体系可将烟气中难溶的NO氧化为可溶的NO。在一定温度下，将H2O2溶液和HCl溶液雾化后与烟气按一定比例混合，以一定流速通过装有纳米零价铁的反应装置，可将烟气中的NO氧化。 ①Fe2＋催化H2O2分解产生HO·，HO·将NO氧化为NO的机理如图1所示，Y为__________________。 图1 图2 ②NO与H2O2反应生成HNO3的化学方程式为_______________________________________________。 ③纳米零价铁的作用是____________________________________。 ④NO脱除率随温度的变化如图2所示。温度高于120 ℃时，NO脱除率随温度升高呈现下降趋势的主要原因是______________________________________________________。 （4）当燃油中含硫量较高时，尾气中的SO2、O2会与喷入的氨水作用形成一种正盐，可使催化剂中毒，该盐在农业生产中常用作化学肥料，该正盐是_________________(填化学式)。 【答案】（1）CO(NH2)2＋H2O2NH3↑＋CO2↑ （2）8NH3＋6NO27N2＋12H2O （3）①Fe3＋或FeCl3 ②2NO＋3H2O2＝2HNO3＋2H2O ③与HCl溶液反应产生Fe2＋ ④H2O2的分解速率随温度升高而加快，H2O2浓度减小，NO脱除率降低 （4）(NH4)2SO4 【解析】（3）①H2O2转化为HO·和OH－，O元素的化合价降低，故Fe元素的化合价升高，Y为Fe3＋或FeCl3；（4）SO2、O2和氨水发生氧化还原反应生成正盐(NH4)2SO4。 5．（2023·淮安、宿迁七校联考）含氮化合物的处理对环境保护意义重大。 （1）用H2或CO催化还原NO均能达到消除污染的目的，反应的还原产物为_________。 （2）实验室常用NaOH溶液吸收NOx(NO和NO2的混合气体)，不考虑NO2与N2O4的转化。 ①若NOx能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范围为__________________。 ②若用100 mL 5 mol·L－1 NaOH吸收NOx，NaOH恰好完全反应，则被吸收的NOx的体积为_________(标准状况)。 （3）用V2O5作催化剂，NH3将NO还原成N2的一种反应历程如图所示，则总反应的化学方程式为_____________________________________________。 （4）一种将氨氮(NH)废水中的氮元素转变为N2脱除的机理如图所示。已知：氧气浓度越高，厌氧氨氧化菌活性越低。 NHⅠNOⅡN2 ①参与Ⅰ中反应的n(NH)∶n(O2)＝______________。 ②废水溶解氧浓度(DO)对氮的脱除率的影响如图所示。当1 mg/L＜DO＜2 mg/L时，随着DO的增大氮的脱除率下降，其原因可能是________________________________________________________________ ________________________________________。 【答案】（1）N2 （2）①1.5≤x＜2 ②11.2 L （3）4NH3＋4NO＋O24N2＋6H2O （4）①2∶3 ②随着DO的增大，厌氧氨氧化菌活性降低；部分NO被氧化为NO 【解析】（1）用H2或CO催化还原NO生成无污染的物质，NO为氧化剂，还原产物为N2；（2）①NO不能与NaOH溶液反应，NO、NO2按物质的量之比1∶1时发生的反应为NO＋NO2＋2NaOH＝2NaNO2＋H2O，此时x＝1.5；NO2与NaOH溶液发生的反应为2NO2＋2NaOH＝NaNO2＋NaNO3＋H2O，此时x＝2。NOx能被NaOH溶液完全吸收，x的取值范围为1.5≤x＜2；②若用100 mL 5 mol/L NaOH溶液吸收NOx生成NaNO2、NaNO3，NaOH恰好完全反应，根据原子守恒知，n(NOx)＝n(N)＝n(Na)＝n(NaOH)＝100×10－3 L×5 mol/L＝0.5 mol，标准状况下，被吸收的NOx的体积＝0.5 mol×22.4 L/mol＝11.2 L；（4）反应Ⅰ中，NH被O2氧化为NO，N元素的化合价由－3升高为＋3，O元素的化合价由0降低为－2，根据得失电子守恒知，参与Ⅰ中反应的n(NH)∶n(O2)＝2∶3。②根据题目信息知，O2浓度越高，厌氧氨氧化菌活性越低，氮的脱除率下降，同时可能部分NO被氧化为NO。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$