专题7 第三单元 第2课时 氮氧化物的无害化处理-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中化学必修第二册（苏教版2019)

第2课时氮氧化物的无害化处理 提优点：1.认识空气中氮氧化物的来源及危害；2.探究氮氧化物污染的预防和控制 第1关练速度 为准，你的时间： 误的是 A(0、2 1.(2023·湖北罗田一中高一月考)下列现象与 还原性尾气，2、H,0 污染源对应不正确的是 () 件值化剂 B( Ba(NO.XP作化剂 A.酸雨—硫的氧化物、氮的氧化物 信存 还原 B.光化学烟雾—碳氢化合物、氮的氧化物 C.臭氧空洞—氟氯烃（如氟利昂） A.降低NO,排放可以减少酸雨的形成 D.温室效应—S0, B.储存过程中NO,被还原 2.(2023·江苏盐城高一检测)下列有关自然界 C.还原过程中消耗1 mol Ba(NO3)2转移的电子 中氮循环的说法错误的是 数为5N,(N、为阿伏加德罗常数的值) ( A.工业合成氨属于人工固氮 D.通过BaO和Ba(NO,)2的相互转化实现 B.豆科植物可实现生物固氮 NO,的储存和还原 C.氨和铵盐在硝化细菌作用下被还原 5.(2022·浙江绍兴高一期末)利用某分子筛作 D.含氨无机物与有机氮可以相互转化 催化剂，NH可脱除废气中的NO和NO,生 3.(2022·江苏盐城高一期中)造成雾霾的重要 成两种无毒物质，其反应历程如图所示。下 原因之一是汽车尾气的排放，汽车加装尾气 列说法不正确的是 () 2NII NO 处理装置可以减少有害尾气的排放。在汽车 2NH; 尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附 2H I(NHNO 与解吸作用的过程如图所示。下列说 I(NH)(HNO+H (0 法错误的是 ( N2+2H0 X C0N A.分子筛可用于分离、提纯气体或液体混 NO. 合物 雀化剂 B.X为N,和H,O A.NO,是该过程的中间产物 C.图中所示历程的总反应为2NH,+NO+NO, B.汽车尾气的主要污染成分为C0和NO =2N2+3H20 C.N0和O,必须在催化剂表面才能反应 D.汽车尾气中含有的氮氧化合物主要是由于 D.该催化转化的总反应方程式：2N0+O2+ 汽油中含有氮元素的物质燃烧产生的 4C0催化剂4C0,+N, 6.(2023·江苏射阳中学高一月考)用石灰乳吸 收硝酸工业的尾气（含NO、NO,)可获得 第2关练准确率 准率> ,你做对 Ca(NO2),部分工艺流程如下： 4.(双选)(2022·湖南娄底高一月考)NSR技 石灰乳 术能降低柴油发动机在空气过量条件下NO 将凳气一魂一璃一愁 CaNNO) 的排放，其工作原理如图所示。下列说法错 气体排放滤渣 必修第二册·SJ学霸052 下列说法不正确的是 () 随NaOH溶液浓度的升高而降低的原因是 A.采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO, 的充分吸收 100 B.加快通人尾气速率可提高NO、NO,的去 除率 C.吸收时主要反应的化学方程式为NO +N02+Ca(0H)2Ca(N02)2+H20 1.252.53.755 D.若尾气中n(NO2):n(N0)<1:1,吸收后 c(NaOHMmol·L- 排放的气体中NO含量升高 第了关练思维宽度 难度级别：☆☆☆☆ 》 7.(2023·江苏盐城高一期中)氯的氧化物是主 8.(2022·山东临沂高一期中)研究硝酸工业尾 要的大气污染物，必须脱除才能排放。 气的处理对环境保护和资源的开发利用有重要 (1)臭氧与空气中的氨氧化物，以及汽油、柴 意义。一种利用硝酸尾气初步处理后获得的高 油等化石燃料的不完全燃烧所残留的 浓度NO(NO、NO,)烟气制备NaNO2,NaNO,的 (填字母)在紫外线照射下容易产生光化学 工艺流程如下： 烟雾。 N烟气 稀硝酸 a.惰性气体b.碳氢化合物c.二氧化碳 溶湖一吸收-分渴]波1特化一分离#流因收 (2)汽车排气管内的催化剂能将C0和NO, NANO C0. NaN(), 10气体 转化为无害气体，发生反应的化学方程式为 回答下列问题： (1)NH3是工业上制备硝酸的原料，工业 (3)工业上在催化剂作用下用NH,还原废气 上NH,的催化氧化反应的化学方程式为 中NO生成N,和H,O达到脱除目的，但当温 度高于400℃时，NO脱除率下降，原因可能 (2)NaNO2中N元素的化合价为 是 “碱吸收”过程中发生反应的离子方程式为 (4)工业上氮的氧化物通常用碱性溶液吸收 ①用Na,CO,溶液吸收硝酸工业尾气中 (3)母液I“转化”时生成NO的化学方程式 的NO2,生成等物质的量的两种钠盐（一种 为 ,“转化”时产生的气体应 为NaNO,)及一种气体，反应的离子方程式为 导入 (填操作单元的名称)循环利用。 (4)工业制硝酸尾气中的NO,(NO、NO2)常 ②NaOH溶液浓度越大黏稠度越高，用不同浓 用NaOH溶液吸收，反应的化学方程式为 度的NaOH溶液吸收NO,(混有NO)含量不 NO+NO,+2NaOH =2NaNO,+H,O,2NO,+2NaOH 同的工业尾气，氮氧化物的吸收率随NaOH =NaNO,+NaNO2+H,0。 溶液浓度的变化如图所示，曲线I表示 硝酸尾气中的NO,通入足量NaOH溶液中充 NO、NO,物质的量相等的混合气体，曲线Ⅱ表 分反应后气体没有剩余，则： 示NO的物质的量 (填“大于”“小 ①NO中x的取值范围为 于”或“等于”)NO2物质的量。当NaOH溶液 ②反应后溶液中n(NO2):n(NO)= 浓度高于0.5mol·L后，氮氧化物的吸收率 (用含x的代数式表示)。 专题7学霸053是装置B、C,而装置A易发生倒吸现象。(4)CuO与NH,在加热 3.C解析：由题图可知：2N0+0,一2N02,2N0,+4C0化剂 时发生反应产生Cu,N2、H,0,反应的化学方程式为3Cu0+2NH 4C02+N2,N02是该过程的中间产物，A正确：汽油不完全燃烧可生 △3Gu+3H,0+N2:在该反应中N元素化合价由反应前NH,中 成C0,空气中的氨气在气缸中放电条件下可生成NO,汽车尾气的 的-3价变为反应后N2中的0价，化合价升高，失去电子被氧化， 主要污染成分是C0、NO、NO2等，B正确：NO和O,在常温下就能 则NH,表现还原性：氨与氧气在加热、催化剂作用下发生反应 反应生成NO2,C错误：该反应的反应物是N0、O2、C0,生成物是 4N,+50,售化州0+60，也体我了这-性质。 C02、N2,反应条件是催化剂，所以该转化的总反应方程式为2NO+ 第3关（练思维宽度） 0,+4C0雀化剂4C0,+N,D正确。 第2关（练准痛率） 13.(1)2NH,C+Ca(0H)2△CaC+2NH,↑+2H,0(2)①防止倒 4.BC解析：NO,排放会导致形成硝酸型酸闹，降低NO,排放可以减 吸②三颈烧瓶出现红色喷泉0.04③碱石灰或生石灰 少硝酸型酸雨的形成，A正确：由图可知，储存过程中N0被氧化 (3i（4)4NH,+50,堡扇4N0+6H,0(5)NaN0, 为N02,化学方程式为2N0+02一2N02,B错误：由图可知，还原 △ 解析：I.甲中氯化铵和氢氧化钙反应制取氨气，乙中进行氨气的 过程中Ba(NO3)2+N2,N元素化合价从+5价降低了0价，故消耗 喷泉实验，丙用于吸收氨气，防止污染。Ⅱ，氢气和氨气反应制 1 mol Ba(NO3)2转移的电子数为10ol.即10N.,C错误：根据图 取NH,NH和空气中氧气反应生成NO,NO和氧气反应生 示储存和还原过程中，通过Ba0和Ba(NO3)2的相互转化实现NO 成NO2,NO,和水反应生成HNO,。(1)试管内氯化铵和氢氧化 的储存和还原，D正确。 钙反应制取氨气，发生反应的化学方程式为2NH,C+Ca(OH)2 5.D解析：分子筛可用于分离、提纯气体或液体混合物，还可作干燥 剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体等，A正确：根据元素守恒 △CaC,+2NH,↑+2H,0。(2)①氮气易溶于水，实验过程中倒 [(NH4)2(NO2)]2和N0反应生成[(NH:)(HNO2)]+H+ 置的漏斗的作用是防止倒吸：②一段时间后，NH,充满三颈烧瓶， N2+H20,所以X为N2和H2O,B正确：图中所示，2 mol NH3和 关闭止水夹a,c,打开止水夹b,将注射器内的蒸馏水注人三颈烧 1molN0、1molN02反应生成2molN,和3molH20,历程的总反应 瓶中，片刻后三颈烧瓶内可以观察到的现象为三颈烧瓶出现红色 为2NH3+N0+N0,一2N2+3H20,C正确：汽车尾气中含有的氮氧 喷泉：设烧瓶体积为VL,在常温常压(V=24.5L·md1)下进 化合物主要是由于空气中的氮气和氧气反应产生的，D错误。 行实验，当液体能充满三颈烧瓶时，三颈烧瓶所得溶液的溶质 6.B解析：采用气液逆流接触可以使气体与石灰乳充分接触，有利 VL 于尾气中NO、NO2的充分吸收，故A正确：加快通人尾气速率，尾 (视N阳，为溶质)的物质的量的浓度为24.5L·m 气与石灰乳接触时间短，不利于提高NO、NO2的去除率，故B错 0.04mol·L.-:③为提高乙装置中实验的成功率，需要保证氨气 误；石灰乳吸收硝酸工业的尾气中的NO,NO2生成Ca(NO2)z,根 的干燥，可增加氨气干燥装置，则将盛放有碱石灰或生石灰的干 据得失电子守恒，吸收时主要反应的化学方程式为NO+NO2+ 燥管连接在甲、乙装置之间。(3)氨的固定是由氮气转化为氮的 Ca(OH)2Ca(N02)2+H20,故C正确：N0单独与氢氧化钙不 化合物的过程，属于氮的固定的是i。(4)“氧化炉"中发生反应 反应，若尾气中n(NO2):n(NO)<I:1.吸收后排放的气体中NO 的化学方程式为4NH,+50, 催化剂 含量升高，故D正确。 4N0+6H20。(5)该反应为 7.(1)b(2)4C0+2N0,催化剂400，+N,(3)当湿度高于400℃ 氧化还原反应，结合化合价变化和得失电子守恒，纯碱溶液与N0 反应的化学方程式为N2C03+2N02—NmNO3+NN02+C02。 时，氨气可能会和氧气发生反应4NH,+50,继化刻4N0+6H,0。 △ 第2课时氮氧化物的无害化处理 或者催化剂失去活性(4)①2N02+C0号一N05+N05+C0: 第1关（练速度） ②大于NOH溶液浓度越大，黏稠度越高，气体在液体中的流动 1.D解析：酸雨与人们排放的S02、NO,等有关：光化学烟雾与碳氢 性变差，不利于气体的吸收 化合物和氮的氧化物有关：臭氧空洞与氟氯烃（如氣利昂）有关：温 解析：(1)臭氧与空气中的氯氧化物和一些碳氢化合物在紫外线照 室效应与大气中C02浓度不断上升有关。 射下发生作用后，产生一种有毒的烟雾，为光化学烟雾，选b 2.C解析：氯的固定分为三类：植物的根瘤菌周氢称为生物固氨，放 (2)C0和NO,在催化剂的作用下反应生成无害气体C02和N2,反 电条件下生成一氧化氮为高能固氮，工业合成氨反应属于人工固 应的化学方程式为4C0+2N0,继化剂4C0,+N,。(3)当温度高 氮，A正确：豆科植物可将大气中的N2转化为N,从而实现生物 固氨，B正确：氨和铵盐在硝化细菌作用下最终转化为硝酸根离 于400℃时，氢气可能会和氧气发生反应4NH,+50,化剂 子，氮元素价态升高，被氧化，C不正确：由二氧化碳与氨在一定条 4NO+620,导致氨气的浓度减小，或者催化剂失去活性，所以NO, 件下反应可制得尿素，从而实现含氮无机物向有机氯的转化，蛋白 的脱除率下降。(4)①用碳酸钠溶液吸收N02,生成等物质的量的 质在动物体内消化可生成氨，实现有机氮向含氮无机物的转化，D 硝酸钠，亚硝酸钠和一种气体，气体为C02,依据得失电子守恒、电 正确。 荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为2N0,+C0 参考答案学霸25 一NO+NO5+C02。②NaOH溶液与NO,NO2反应的化学方程 V生成的NH,Cl受热分解生成NH,可循环利用，反应M生成的碳 式为2Na0H+N0+NO2—2NaNO2+H,0,当n(NO)=n(N02)时， 酸氢钠受热分解生成纯碱、水和二氧化碳，二氧化碳在上述流程中 气体刚好能被充分吸收，当n(NO2)<n(NO)时，剩余的NO不能 能被再次利用，C正确：氨气和二氧化碳通人氯化钠溶液可以析出 被NOH溶液吸收，氨氧化物的吸收率降低，因此曲线Ⅱ表示NO 溶解度较小的碳酸氢钠晶体，发生反应：NH2+CO,+H20+NaCI 的物质的量大于NO,的物质的量：NOH溶液浓度越大黏稠度越 =NaHCO3↓+NHC,D正确。 高，当NaOH溶液浓度高于0.5mal,L-1后，粘稠度越来越高，不利 3.D解析：由图可知，氮元素可通过氨化过程从有机物转移到无机 于对氨氧化物的吸收。 物中，A错误：氨气属于气态氢化物，不凤于盐，B错误：反硝化过 第3关（练思维宽度） 程中，硝酸根离子、亚硝酸根离子转化为氨气，氨元素的化合价降 8.(1)4NH,+50,雀化别4N0+6H,0(2)+3C0时+N0+N0,一 低被还原，应有还原剂参与，不可能有氧气参与，C错误：由图可 知，固氮过程中，氨气转化为硝酸根离子、亚硝酸根离子时，氨元素 2N05+C02(3)2HN0,+3NaN023NaN03+2N0↑+H20a碱 的化合价升高被氧化，氮气为反应的还原剂，D正确。 吸收.(4)①1.5≤x<2②(5-2x):(2x-3) 4.D解析：根据N元素化合价及物质类别可知：a为氨气、b为氮氯 解析：(1)工业上NH,催化氧化，可生成N0等，则反应的化学方程 气，c为一氧化氯、d为二氧化氮、为硝酸：氨元素的氢化物 式为4，+50，g40+6,0.(2)N0,中，显+1价.0 为NH3,溶于水生成弱碱一水合氨，常温下水溶液呈碱性，pH>7, 故A正确：氯的固定是指游离态的氨元素转化为化合态，故B正 显-2价，则依据化合物中各元素化合价的代数和为0的原则，可 确：NO与O2反应生成NO2,NO2与水反应生成HNO1,故C正确： 得出N元素的化合价为+3，“碱吸收"过程中，NO、NO2被Na2CO3 实验室可用浓硝酸与铜反应生成NO2,但NO2能溶于水且与水反 吸收，转化为NNO2和C02,发生反应的离子方程式为C0+ 应，不能用排水法收集，故D错误。 NO+NO2一2NO3+C02。(3)母液1“转化"时，HN03与NaNO2发 生复分解反应，同时生成的HNO2又发生歧化反应，从而生成 5.(1)NH,(2)4NH,+50,堡化 =4N0+6H20(3)4HN03(浓) △ NaNO,和N0等，化学方程式为2HNO+3NaNO2一3NaNO,+ 君2,0+40，t+0,t(4)4NH,+60一定条件5Xg+6,0 光照 2N0↑+H20,“转化"时产生的气体为N0,应导人碱吸收循环利 (5)4.48 用.(4)①从反应N0+N02+2Na0H2NaNO2+H20、2N02+ 解析：(1)NH3极易溶于水，NH3与H20反应产生NH3·H20, 2NaOH=NaN01+NnNO2+H20可以看出，n(NO2):n(N0)≥ NH,·H20电离产生NH店、OH,使溶液显碱性，故图中物质溶于水 1:1,则NO,中x的取值范围为1.5≤x<2:②NO通人足量NaOH 溶液呈碱性的是NH,。(2)NH具有还原性，与O2在催化剂存在 溶液中，充分反应后气体没有剩余，则NO.全部转化为 的条件下反应产生NO、H20,根据电子转移守恒、原子守恒，可得 NaNO3、NNO2,依据得失电子守恒可得，(2x-3)·n(NO2)=(5- 2x)·(N0),反应后溶液中n(N02):n(NO3)=(5-2x):(2x-3)。 反应的化学方程式为4NH,+50,催化肃4N0+6L,0。(3)实验室 专题突破4氮及其化合物的性质与转化 长期保存浓硝酸，需使用棕色试剂瓶，并放置在阴凉处，这是由于 浓硝酸不稳定，受热或光照会发生分解反应产生H,0、N02、02,反 1.C解析：①NO2→N0,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，二 应的化学方程式为4HN0,(浓)2H,0+4N0,+0,↑。(4④)氨气 氧化氨既作氧化剂又作还原剂，不需要加人氧化剂：②NO0,→ O,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，二氧化氨既作氧 与一氧化氯(NO)在一定条件下发生氧化还原反应可生成对空气 无污染的物质N2、H20,该反应的化学方程式为4NH3+6NO 化剂又作还原剂，不需要加入氧化剂：③N2+NO2,N,不能通过一 步反应生成NO2:④N,→N0需要加入氧化剂O2且能通过一步反 一定条件5N,+6H,0。(5)Cu与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+ 应完成：⑤N2→NH,需要加人还原剂：故选C。 8H*+2N03=3Cu2++2N0↑+4H20.n(Cu)= 32g 2.B解析：氨气和氢气可以合成氨，所以甲是氨气，氨气和二氧化碳 64g·m7= 通人氯化钠溶液可以析出溶解度较小的碳酸氢钠品体，加热分解 0.5mol,n(H')=2n(H2S04)+n(HN03）=0.5mol×2+0.2mol 可以得到碳酸钠：氨气和氧气反应，催化氧化得到NO,NO遇到氧 1.2mol,n(N0)=n(HNO3)=0.2mal。根据物质反应转化关系可 气变为二氧化氨，二氧化氮和水反应生成硝酸，硝酸和氨气反应得 知0.2 mol NO5发生反应消耗0.8molH0.3 mol Cu,Cu、H过量 到硝酸铵，屈于一种氨肥，所以乙是N0,丙是NO2,丁是NaHCO3 因此NO;不足量，完全反应转化为NO气体，其物质的量是02m0l, 工业制硝酸是用氨气和氧气发生催化氧化反应生成NO,NO再与 其在标准状况下体积V(N0)=0.2ma×224L·ml1=4.48L 氧气反应生成NO2,二氧化氨和水反应生成硝酸，则Ⅱ、Ⅲ和V是 专题7真题集训 工业上制取硝酸的过程，A正确：图中氮肥是硝酸铵NH,NO,,含氯 14×2 1,A解析：虽然氮气在一定的条件下可以与氢气反应，而且是放热 量为14+1x4+14+16×3X10%=35%,B错误：反应1生成NH循 反应，但是，由于N■N键能很大，该反应的速常很慢，氢气不能在 环利用，反应N的NO,和水反应生成NO可进人Ⅲ循环利用，反应 氨气中燃烧，在短时间内不能产生大量的热量和大量的气体，因 必修第二册·SJ学霸26