内容正文:
专题7
第三单元 含氮化合物的合理使用
1
核心素养
发展目标
1.能从物质的类别、氮元素价态的角度,预测铵盐的性质与转化,掌握铵盐的
物理性质和化学性质,提高宏观辨识与模型认知能力。
2.能够根据铵盐的性质提出探究问题,并会设计实验探究氨气的制法、铵根离
子的检验等,培养科学探究与创新意识。
3.理解氮氧化物(NOx)的来源和性质,认识氮氧化物对人体健康、社会可持续发
展可能带来的双重影响。
一、铵盐的性质
二、常见氮肥及其使用 氮氧化物的无害化处理
课时对点练
内容索引
铵盐的性质
一
1.铵盐的性质
通常把由_____离子与_____离子形成的_____化合物称为铵盐,大多为无色、易溶于水的晶体。
(1)实验探究
实验装置及操作
铵根
酸根
离子
现象 试管中固体_________,试纸变蓝 固体_________,产生______
_____气体,试管口有______
_____生成,试纸变蓝 试管中________
_____________,试纸变蓝
结论 NH4HCO3分解产生_____ NH4Cl分解产生_____且部分产物在试管口生成______ NH4Cl和Ca(OH)2反应生成_____
逐渐减少
逐渐减少
刺激性
气味
白色
固体
气味气体产生
有刺激性
NH3
NH3
NH4Cl
NH3
(2)铵盐的化学性质
①原理
变蓝
白烟
②操作方法
取少量固体样品(或溶液)于试管中,加入____________溶液,加热,用___________________靠近试管口(或将蘸有_______的玻璃棒靠近试管口),试纸_____(或产生白烟),则证明固体样品(或溶液中)含有 。
浓氢氧化钠
湿润的红色石蕊试纸
浓盐酸
变蓝
2.氨气的制法
(1)氨气的实验室制法
①制备原理
铵盐(NH4Cl)与强碱[Ca(OH)2]反应生成NH3,其化学方程式为_______
___________________________________。
2NH4Cl
②实验装置
固体+固体→气体
或
③收集和验满
收集:NH3极易溶于水,密度比空气小,可以用_____________收集。
验满:把_______________试纸置于试管口,试纸变_____;或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有_____产生。
特别提醒 ①因为NH3为碱性气体,且能与CaCl2反应生成CaCl2·8NH3,所以不能用浓硫酸、无水氯化钙、P2O5等代替碱石灰干燥NH3。②收集NH3时,试管口处的干燥棉花可减缓NH3与空气的对流。
向下排空气法
湿润的红色石蕊
蓝色
白烟
(2)氨气的简易制法
方法及装置 原理及化学方程式
氨水具有_________和______,受热易分解。
化学方程式为_________________________
不稳定性
挥发性
NaOH固体具有吸水性,溶于水放出大量的热,促使氨水分解。
CaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,促使氨水分解。化学方程式为_____________________
________________
NH3·H2O+CaO===
NH3↑+Ca(OH)2
正误判断
(1)加热盛有NH4Cl的试管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝结,说明NH4Cl固体可以升华
(2)NH4Cl受热分解,所以可用加热的方法分离NH4Cl和NaCl
(3)某同学根据铵盐受热分解的性质,认为可以采用加热NH4Cl的方法来制取氨
(4)由于氨极易溶于水,所以多余的氨可以用导管直接插入水中进行吸收
×
√
×
×
1.下列关于铵盐的叙述正确的是______(填序号)。
①所有铵盐中,氮元素化合价都是-3;②绝大多数铵盐易溶于水;③铵盐都是由离子构成的化合物;④铵盐都能与碱反应,不能与酸反应;⑤铵盐受热分解一定都会产生氨气
应用体验
②③
①硝酸铵中氮元素既有-3价又有+5价,错误;
②绝大多数铵盐易溶于水,正确;
③铵盐都是由铵根离子与酸根离子构成的,属于离子化合物,正确;
④弱酸的铵盐(如碳酸铵等)能与酸反应,错误;
⑤铵盐受热分解不一定生成氨气,如硝酸铵等,错误。
2.(2023·山西太原期中)实验室制取少量氨气涉及下列装置,其中正确的是
A.①是NH3制备装置
B.②是NH3吸收装置
C.③是NH3制备装置
D.④是NH3收集、检验装置
√
应用体验
氯化铵受热分解生成氨气和HCl,氨气和HCl在试管口遇冷重新生成氯化铵,应该用氯化铵和氢氧化钙加热制取氨气,故A错误;
氨气极易溶于水,为防止倒吸,应该将倒置漏斗刚好接触水面,故B错误;
NaOH溶解放出热量,放出的热量使一水合氨分解生成氨气,所以该装置能制取氨气,故C正确;
氨气易与空气对流,收集不到纯净的气体,收集装置中应在试管口塞一团棉花,且使用湿润的红色石蕊试纸验满,故D错误。
3.氨是化学实验室常需制取的气体。实验室也可以用下列两种方法快速制备NH3:
方法一:加热浓氨水。
方法二:将浓氨水滴入生石灰(或碱石灰)固体中。
(1)请写出上述两方法中发生反应的化学方程式(原理)。
应用体验
方法二:NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2。
(2)根据上述原理,该小组欲用下列装置制取氨,方法一应选择_______(填字母,下同),方法二应选择____。
应用体验
A(或D)
C
(3)下图是该小组设计收集氨气的几种装置,其中可行的是_____(填字母),集气的原理是____________________________________________
___________________。
应用体验
d
利用NH3的密度小于空气,采用短管进氨气,长
管排空气的方法收集
返回
常见氮肥及其使用 氮氧化物的无害化处理
二
1.常见氮肥及其使用
(1)常见氮肥
氮肥 主要成分 注意事项
铵态氮肥 含 、NH4HCO3、(NH4)2SO4 _____保存、深施盖土,避免受热;不可以跟_____物质(如草木灰)混合使用
低温
碱性
硝态氮肥 NaNO3、Ca(NO3)2等 不易被以带_______为主的土壤胶粒所吸附,在潮湿的土壤中_________,容易被植物吸收。在土壤湿度大时,易被微生物还原为气体逸出,发生___________导致硝态氮肥损失
尿素 CO(NH2)2白色晶体 _____有机氮肥,被微生物水解成___________或__________,缓慢释放_____被吸收利用,在农作物需肥期前4~8天施用。由于尿素肥效高、易保存、使用方便、长期使用对土壤的破坏作用小,是目前使用量最大的一种氮肥
负电荷
流动性大
反硝化作用
(NH4)2CO3
中性
NH4HCO3
NH3
(2)合理使用氮肥
①长期使用化肥的土壤容易_____、_____。
②部分肥料随着雨水流入河流和湖泊,水中的肥料会使细菌、藻类迅速生长,并消耗水中的氧气,严重时导致水中含氧量减少,许多水生生物随之死亡、腐烂,水质下降。
酸化
板结
2.氮氧化物的无害化处理
(1)氮氧化物的来源
氮氧化物(NOx)是大气污染物,主要包括:______________、_______
________。_________的燃烧、_____生产等工业废气,机动车的____等都产生大量的氮氧化物产生大气污染。
一氧化氮(NO)
二氧化
氮(NO2)
化石燃料
硝酸
尾气
(2)氮氧化物的危害
①酸雨:NO2 HNO3,随雨水降落的硝酸会危害动植物和建筑物等。
②光化学烟雾:臭氧与氮氧化物和一些___________在紫外线照射下发生反应形成光化学烟雾。具有特殊气味,刺激眼睛,对人体健康和植物生长有很大危害。
碳氢化合物
(3)预防和控制氮氧化物的污染
①减少化石燃料使用并进行脱硝处理,积极寻找替代能源。
②合理处理工业废气,减少有害气体排放。
③汽车尾气:以____、______代替汽油;安装汽车尾气净化装置,将NO、CO转化为无害气体,化学方程式:_________________________;使用液化天然气或高效燃料电池作为动力的新型环保汽车等方法,减少汽车尾气的排放。
2NO+2CO N2+CO2
甲醇
液化气
正误判断
(1)草木灰含钾元素和铵态氮肥混用效果更好
(2)目前广泛使用的肥料有尿素、复合化肥
(3)尿素是目前固态氮肥中含氮量最高的一种化肥
(4)汽车尾气中的氮氧化物和碳氢化合物是造成光化学烟雾的元凶
(5)“温室效应”加剧所带来的环境问题是形成光化学烟雾
(6)严格控制汽车尾气的排放,可有效减少氮氧化物对大气的污染
×
√
√
√
×
√
请根据氮肥的特性回答下列问题:
(1)为什么硝态氮肥不宜在高温天气、多雨的水田区施用,而多用于冷凉的旱地?
深度思考
提示 硝态氮肥的特点:①易溶于水,②不易被土壤吸附,③湿度大的情况下易进行反硝化而损失,④受热易分解。
(2)为什么适应在pH较高的石灰性土壤中生长的植物优先使用硝态氮肥,而适应在酸性土壤中生长的植物优先使用铵态氮肥?
深度思考
提示 硝态氮肥易溶于水,对作物吸收钙、镁、钾等养分无抑制作用,长期使用可有效改良碱性土壤。铵态氮肥在碱性环境中氨易挥发损失,作物吸收过量铵态氮对钙、钾的吸收有一定的抑制作用。
1.施用氮肥能促进作物生长,并能提高作物中蛋白质的含量。下列关于氮肥的说法错误的是
A.尿素[CO(NH2)2]是一种氮肥
B.储存碳酸氢铵时,应密封并置于阴凉通风处
C.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合使用
D.氮肥溶于水,其中的氮元素均以铵根离子形式存在
√
应用体验
尿素[CO(NH2)2]是一种常用的高效的氮肥,A正确;
由于碳酸氢铵在温度较高时易分解,则储存碳酸氢铵时,应密封并置于阴凉通风处,B正确;
铵态氮肥与碱性物质反应生成氨气而降低肥效,C正确;
氮元素在尿素中以分子形式存在,不是铵根离子,硝态氮肥中氮元素以 形式存在,D错误。
2.肥田粉是我国最早使用的氮肥,主要成分(NH4)2SO4易溶于水,其水溶液呈弱酸性。有关(NH4)2SO4的说法错误的是
A.能与BaCl2溶液反应
B.长期使用会导致土壤酸化
C.能与NaOH溶液反应
D.其水溶液中的阳离子只有H+
√
应用体验
硫酸铵与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,A正确;
(NH4)2SO4的水溶液呈弱酸性,长期使用会导致土壤酸化,B正确;
(NH4)2SO4能与NaOH溶液发生复分解反应生成一水合氨,C正确;
硫酸铵溶液中的阳离子有铵根离子和氢离子,D错误。
3.(2023·福建福州期中)(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理,使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式:_________________________。
应用体验
(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为1∶1,写出该反应的化学方程式:____________________________________。
应用体验
2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为1∶1,根据原子守恒可知应该是硝酸钠和亚硝酸钠,同时还有水生成,该反应的化学方程式为2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。
②NO与NO2按物质的量之比为1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式是________。
应用体验
NaNO2
NO与NO2按物质的量之比为1∶1被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,属于+2价和+4价氮元素之间的归中反应,所以该钠盐的化学式是NaNO2。
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课时对点练
题组一 铵盐的性质、氮肥
1.给装有下列少量固体物质的试管加热,试管底部的物质不可能完全消失的是
A.碳酸氢铵 B.碳酸氢钠
C.氯化铵 D.碳酸铵
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对点训练
碳酸氢铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水,氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,碳酸铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水,碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳、水和固体碳酸钠,试管底部的物质不可能完全消失。
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对点训练
2.下列关于铵盐的说法正确的是
A.将NH4Cl固体加热,NH4Cl发生了升华
B.铵盐的溶液能使石蕊试液变蓝色
C.铵盐大多都易溶于水
D.要密封保存铵盐,防止氨气泄漏
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对点训练
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对点训练
氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,A错误;
氯化铵是强酸弱碱盐,其水溶液显弱酸性,能使紫色石蕊试液变红,B错误;
铵盐大多都易溶于水,C正确;
要密封保存铵盐,防止分解,D错误。
3.检验铵盐的一般方法是将待测物取少许置于试管中,然后
A.加水溶解后,再滴入酚酞溶液
B.加强碱溶液加热后,用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验
C.加入强酸溶液加热后,再滴入酚酞溶液
D.加入强碱溶液加热后,再滴入酚酞溶液
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对点训练
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将固体放入试管中,加强碱溶液加热后,把湿润的红色石蕊试纸放在试管口,湿润的红色石蕊试纸会变蓝色,证明产生的气体是氨,则该盐中含有铵根离子,B正确。
4.(2022·山东郓城县第一中学月考)下列氮肥属于复合肥料的是
A.CO(NH2)2 B.(NH4)2SO4
C.NH3·H2O D.KNO3
复合肥料是指同时含有两种或两种以上营养元素的肥料,KNO3含有钾元素和氮元素,属于复合肥料。
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对点训练
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题组二 氨的实验室制法
5.在实验室里,某学习小组设计了下列制取纯净干燥氨的方案,简易、可行的方案是
A.加热氯化铵固体,再通过碱石灰
B.在氮气和氢气的混合气体中加入铁触媒,并加热至500 ℃,再通过碱
石灰
C.加热浓氨水,再通过浓硫酸
D.在生石灰中加入浓氨水,再通过碱石灰
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对点训练
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6.下列装置能达到实验目的的是
A.用装置甲制备氨
B.用装置乙除去氨中少量水
C.用装置丙收集氨
D.用装置丁吸收多余的氨
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对点训练
用装置甲制备氨时试管口应
该略向下倾斜,A错误;
氨能被浓硫酸吸收,不能用
装置乙除去氨中少量水,B
错误;
氨密度小于空气,用向下排空气法收集,但集气装置不能密闭,故不能用装置丙收集氨,C错误;
氨极易溶于水,用装置丁吸收多余的氨可以防止倒吸,D正确。
7.已知氨极易溶于水,难溶于有机溶剂CCl4。下列不适合做氨的尾气吸收装置的是
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对点训练
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对点训练
NH3极易溶于水,若用C项中的装置做NH3的尾气处理装置,则容易发生倒吸;
NH3难溶于CCl4,故A装置可防倒吸;
B和D项装置原理相似都可以防倒吸。
题组三 氮氧化物的危害及无害化处理
8.下列环境问题与产生的主要原因不相符的是
①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的
②“酸雨”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的
③“温室效应”主要是由空气中CO2的浓度增大引起的
④“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的
A.只有①② B.只有②③ C.全部 D.只有②
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对点训练
“酸雨”主要是由空气中SO2或NOx的浓度增大引起的。
9.在汽车尾气净化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。下列说法错误的是
A.NO2是该过程的中间产物
B.汽车尾气的主要污染成分包括CO和NO
C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D.催化转化总反应式为2NO+O2+4CO 4CO2+N2
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对点训练
由题图可知:2NO+O2===2NO2,2NO2+4CO 4CO2+N2,总反应为2NO+O2+4CO 4CO2+N2,NO2是该过程的中间产物,A、D项正确;
汽车尾气的主要污染成分为有毒的CO和NO,B项正确;
NO和O2在常温下就能反应生成NO2,C项错误。
10.(2023·安徽师范大学附属中学期中)在催化剂作用下,NH3可脱除废气中的NO和NO2生成两种无毒物质,其反应历程如图所示。下列说法正确的是
A.过程①中有共价键的断裂与形成
B.过程②③④均是氧化还原反应
C.废气中NO和NO2不能被碱液吸收
D.上述历程的总反应为2NH3+NO
+NO2 2N2+3H2O
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综合强化
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NH3与H+反应生成 时仅有
共价键的形成,A不正确;
根据N元素的价态分析②不属
于氧化还原反应,B不正确;
废气中NO和NO2可用碱液吸收,
发生反应:NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O,C不正确;
根据反应历程图分析反应中共消耗2 mol NH3,1 mol NO,1 mol NO2,反应方程式正确,D正确。
综合强化
11.尿素的结构简式为 ,下列关于尿素的叙述不正确的是
A.尿素是一种氮肥
B.尿素也是人体新陈代谢的一种产物
C.尿素在水中可以电离出
D.尿素的分子式为CH4N2O,是一种有机氮肥
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综合强化
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12.(2023·江苏常州中学月考)废水中的氨氮(NH3、 )采用微生物脱氮法、化学沉淀法均可除去,具体原理如下:
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综合强化
②化学沉淀法:向废水中加入含MgCl2、Na3PO4的溶液,生成
MgNH4PO4·6H2O沉淀从而去除氨氮。
下列有关说法正确的是
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综合强化
B.含氨氮的废水直接大量排放,对水体的影响不大
C.化学沉淀法脱氮时,溶液的碱性过强,氨氮的去除率将下降
D.微生物脱氮可在高温条件下进行,以加快脱氮的速率
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综合强化
含氨氮的废水直接大量排放,可使水中藻类植物大量繁殖,造成水体污染,故B错误;
化学沉淀法脱氮时,溶液的碱性过强,镁离子转化为氢氧化镁沉淀,则氨氮的去除率将下降,故C正确;
高温下微生物不能存活,不利于脱氮,故D错误。
13.常见的化肥有氨水、NH4Cl、NH4HCO3、(NH4)2SO4、K2CO3、尿素[CO(NH2)2]等。为确定某种化肥的组成,进行下列实验:
(1)取少量化肥与烧碱共热,放出可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。此气体为______,证明化肥中含______(填离子符号,下同)。
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综合强化
NH3
取少量化肥与烧碱共热,放出可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,该气体为氨气,证明化肥中含有 。
(2)向上述反应后的溶液中注入过量盐酸,生成的无色无味气体可使澄清石灰水变浑浊。此气体为______,证明化肥中含有______或_______。
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综合强化
CO2
将上述反应后的溶液中加入盐酸,生成无色无味气体,将所得气体通入澄清石灰水后出现浑浊现象,可以推知生成的无色无味的气体为二氧化碳,证明化肥中含有
(3)另取少量化肥溶于水,加入CaCl2溶液无明显反应现象。由上可知该化肥的化学式为__________。
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综合强化
NH4HCO3
14.(2023·浙江金华高一期中)人类的农业生产离不开氮肥,几乎所有的氮肥都以氨为原料,合成氨是人类发展史上的一项重大突破。某化学兴趣小组对氨气进行研究:
Ⅰ.NH3催化还原氮氧化物(SCR技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术),反应原理如图所示:
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综合强化
(1)SCR催化反应器中NH3还原NO2的化学
方程式为_____________________________。
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综合强化
Ⅱ.用下图装置可以制取氨气并探究其性质,按下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。
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综合强化
(2)若氨气的发生装置选择A,则其反应的化学方程式为_______________
_________________________________。
2NH4Cl+
(3)若要用C装置来干燥NH3,可以选用的干燥剂为________。
(4)上述D、E、F、G装置可用于作为氨气的尾气处理装置的是_____。
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碱石灰
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综合强化
装置E中氨气不直接与水接触,氨气溶于水不会造成压强差,不会产生倒吸;装置F中干燥管的容积大,达到防倒吸的目的;装置D中倒置漏斗浸入水中会产生倒吸;装置G中进气管太长,会使倒吸入广口瓶中的水通过导气管倒吸进入反应装置中。
(5)用如图装置探究氨气与氧化铜的反应,
验证氨气的性质及部分反应产物。
已知:Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O。
实验结束后,若CuO全都参与反应,H处
硬质玻璃管中黑色粉末变成红色,有同学认为该红色粉末为纯净物,该判断是否正确?____(填“是”或“否”)。请设计一个实验方案检验反应后的红色粉末是否为纯净物,简述实验方案:____________________
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综合强化
否
取适量反应后的固体
粉末,加入适量稀硫酸,溶液变为蓝色,说明该固体粉末为混合物,不变蓝,则为纯净物
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综合强化
Cu2O和Cu都是红色的,实验结束后H处硬质玻璃管中黑色粉末变成红色不能确定为纯净物。
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NH+OH-NH3↑+H2O
NH4ClNH3↑+HCl↑
NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
Ca(OH)2+2NH4Cl2NH3↑+CaCl2+2H2O
(3)NH的检验
NH
+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
NH3·H2ONH3↑+H2O
答案 方法一:NH3·H2ONH3↑+H2O;
NH
NO
NO
2NO+2CON2+2CO2
NH
NH
据尿素的结构简式,尿素分子中不含NH,在溶液中也不能电离出NH。
①微生物脱氮法:NHNON2
NH
A.步骤a发生反应:NH+O2===NO+H2O+H+
步骤a中铵根离子被氧化,发生反应:NH+2O2===NO+H2O+2H+,故A错误;
NH
NH
CO
HCO
CO或HCO。
另取少量化肥溶于水,加入CaCl2溶液后无明显反应现象,由于钙离子能够与CO反应生成沉淀,因此证明溶液中不存在CO,结合上一步反应,可推知化肥中一定存在HCO;再结合(1)的结论可知:该化肥的化学式为NH4HCO3。
8NH3+6NO27N2+12H2O
由图可知,在SCR催化反应器中氨气与二氧化氮反应生成氮气和水,反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。
Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
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