阶段性复习题型归纳二 氮与社会可持续发展（八大题型）-【举一反三】2024-2025学年高一化学同步讲与练（苏教版2019必修第二册）

阶段性复习题型归纳二 氮与社会可持续发展 ◆题型01 氮及其化合物的物理性质和用途 ◆题型02 氮及其化合物的化学性质 ◆题型03 氮及其化合物的转化关系 ◆题型04 工业合成氨与硝酸制备 ◆题型05 与氮有关的反应机理分析 ◆题型06 氮氧化物的无害化处理 ◆题型07 有关氮及其化合物的实验探究 ◆题型08 有关硝酸反应的计算题 ◆题型01 氮及其化合物的物理性质和用途 【典例1】下列有关含氮化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．NH4HCO3受热易分解，可用作化肥 B．铁能与冷的浓硝酸反应，可用于制备氢气 C．NH3具有氧化性，可用于生产硝酸 D．液氨汽化时吸收大量的热量，可用作制冷剂 【答案】D 【解析】A．NH4HCO3受热易分解与用作化肥无关，NH4HCO3用作化肥是因为含有N元素，故不选A； B．铁在冷的浓硝酸中钝化，故不选B； C．NH3具有还原性，可用于生产硝酸，故不选C； D．氨气易液化，液氨汽化时吸收大量的热量，可用作制冷剂，故选D； 选D。 【变式1-1】下列含氮物质的性质与用途具有对应关系的是 A．N2化学性质稳定，可用于食品保鲜 B．NH3具有还原性，可用作制冷剂 C．HNO3与水互溶，可用于制造硝酸盐 D．NH4HCO3受热易分解，可用作氮肥 【答案】A 【解析】A．N2化学性质稳定，可以作保护气，且无毒，可用于食品保鲜，具有对应关系，A符合题意； B．NH3具有还原性，可以作还原剂，NH3易液化，气化时吸收大量的热，可用作制冷剂，不具有对应关系，B不符题意； C．HNO3与水互溶，配制一定比例的硝酸溶液，HNO3与碱性氧化物、部分盐、碱反应产生硝酸盐，因此可用于制造硝酸盐，不具有对应关系，C不符题意； D．NH4HCO3中的氮以铵根的形式存在，易被植物吸收，可用作氮肥，不具有对应关系，D不符题意； 答案选A。 【变式1-2】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 A．通常情况下的化学性质很稳定，因此可在焊接金属时作保护气 B．铵盐受热易分解，实验室可利用固体分解制取氨气 C．铁、铝常温下与浓硝酸不反应，可用铁质或铝制容器盛放浓硝酸 D．浓硫酸具有吸水性，可用来干燥氨气 【答案】A 【解析】A．中氮原子之间存在氮氮三键，通常情况下的化学性质很稳定，因此可在焊接金属时作保护气，A正确；B．铵盐的热稳定性差，受热易分解，但实验室利用和氢氧化钙固体反应制备氨气，不是利用固体分解制取氨气，B错误；C．铁、铝常温下遇浓硝酸钝化，属于化学变化，C错误；D．浓硫酸能与氨气反应，不能干燥氨气，D错误；故选A。 ◆题型02 氮及其化合物的化学性质 【典例2】下列叙述不正确的是 A．NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水 B．NO和NH3均可用排空气法收集 C．NH3中的N元素只具有还原性 D．NH3遇到挥发性强酸能产生白烟 【答案】B 【解析】A．NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水，A项正确； B．NO能被氧气氧化生成NO2，所以不能用排空气法收集，NH3可用向下排空气法收集，B项错误； C．NH3中的氮元素为-3价，为氮元素的最低价，只具有还原性，C项正确； D．NH3遇到挥发性强酸能产生白烟，如与浓盐酸相遇产生氯化铵而产生白烟，D项正确； 答案选B。 【典例3】下列除去杂质的操作方法正确的是 A．NO中有少量的NO2：用水洗涤后再干燥 B．食盐中有少量的NH4Cl：加过量的烧碱溶液后加热蒸干 C．N2中有少量的O2：通过足量灼热的氧化铜 D．硝酸中溶有少量BaCl2，可向硝酸中加入适量硫酸溶液 【答案】A 【解析】A．杂质NO2与水反应产生HNO3、NO，因此将混合气体通过水后可以除去NO2，然后干燥，就得到纯净NO气体，A正确； B．NH4Cl：加过量的烧碱后溶液中混有过量NaOH，又引入了新的杂质，不能达到除杂、净化的目的，B错误； C．O2与足量灼热的氧化铜不能反应，因此不能达到除杂净化的目的，C错误； D．BaCl2与适量硫酸反应产生BaSO4沉淀和HCl，会引入新的杂质HCl，不能达到除杂净化的目的，D错误； 故合理选项是A。 【变式2-1】人类的认识依赖于生产活动。下列生产活动与所述的化学知识关联正确的是 选项 生产活动 化学知识 A 向薯片袋内充入氮气 氮气无色无味 B 用铁罐车运输浓硝酸 常温下，铁遇浓硝酸发生钝化 C 用氨水处理二氧化硫烟气 氨水具有挥发性 D 施用铵态氮肥时，要避开草木灰 铵态氮肥受热易分解 【答案】B 【解析】A．用氮气来保存薯片，与氮气的化学性质稳定有关，与其盐酸无关，A错误； B．铁在常温时遇到浓硫酸会钝化，可以用用铁罐车运输浓硝酸，B正确； C．氨水具有碱性，可以吸收二氧化硫烟气，C错误； D．草木灰溶于水显碱性，铵态氮肥中的铵根离子遇草木灰容易生成氨气而使其失效，D错误； 故选B。 【变式2-2】下列叙述不正确的是 A．易液化，液氨常用作制冷剂 B．稀硝酸和铁反应产生的氢气可为工业制氨提供原料 C．铵盐受热易分解，因此贮存铵态氮肥时要密封保存 D．和NO都不是碱性氧化物 【答案】B 【解析】A．易液化，液氨气化时吸收大量的热，使周围环境温度降低，因此液氨常用作制冷剂，A正确； B．稀硝酸和铁反应生成一氧化氮，不能生成氢气，B错误； C．受热易分解的物质贮存时，要密封保存，并放在阴凉通风处，铵盐受热易分解，因此贮存铵态氮肥时要密封保存，并放在阴凉通风处，C正确； D．和NO都不能和酸反应生成相应的盐和水，都不是碱性氧化物，D正确； 故选B。 【变式2-3】氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 A．自然固氮、人工固氮都是将转化为 B．侯氏制碱法以、、、为原料制备和 C．工业上通过催化氧化等反应过程生产 D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 【答案】A 【解析】A．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会转化为NO，A错误； B．侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl，反应的化学方程式为H2O+NH3+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，B正确； C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3，相关的化学反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O=4HNO3，C正确； D．氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”，D正确； 故选A。 【变式2-4】下列各组离子在碱性条件下可以大量共存，而在强酸性条件下不能大量共存的是 A．K+、Na+、Cl-、SO B．Ca2+、Fe3+、NO、Cl- C．Ba2+、Na+、I-、NO D．NH、Fe2+、Cl-、NO 【答案】C 【解析】A．K+、Na+、Cl-、SO与OH-能大量共存，与H+也能大量共存，A不符合题意； B．Ca2+、Fe3+、NO、Cl-中Fe3+与OH-不能大量共存，Ca2+、Fe3+、NO、Cl-与H+能大量共存，B不符合题意； C．Ba2+、Na+、I-、NO与OH-能大量共存，其中NO在H+环境下具有强氧化性，与I-发生氧化还原反应不能大量共存，C符合题意； D．NH、Fe2+、Cl-、NO中的NH、Fe2+与OH-都不能大量共存，其中NO在H+环境下具有强氧化性，与Fe2+发生氧化还原反应不能大量共存，D不符合题意； 故选C。 ◆题型03 氮及其化合物的转化关系 【典例4】（22-23·高一下·江苏淮安、宿迁七校·期中）在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是 A．NO(g)HNO3(aq) B．稀硝酸NO2 C．NO2(g)HNO3(aq) D． (aq) (aq) 【答案】C 【解析】A．NO不与H2O反应，选项A不符合题意； B．稀HNO3与Cu反应生成NO，3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，选项B不符合题意； C． 发生反应为3NO2+H2O= 2HNO3+NO，能实现转化，选项C符合题意； D．中的N为最高价+5价，O3为氧化剂，因此不能生成，选项D不符合题意； 答案选C。 【变式4-1】自然界中的氮循环部分过程如图所示，有关循环过程的说法中，正确的是    A．固氮过程中，N2可能做还原剂 B．硝化过程的反应物中，NH3属于盐 C．反硝化过程中，必须有O2的参与 D．氮元素可通过氨化过程从无机物转移到有机物中 【答案】A 【解析】A．由图可知，固氮过程中，氮气转化为硝酸根离子、亚硝酸根离子时，氮元素的化合价升高被氧化，氮气为反应的还原剂，故A正确； B．氨气属于气态氢化物，不属于盐，故B错误； C．由图可知，反硝化过程中，硝酸根离子、亚硝酸根离子转化为氮气，氮元素的化合价降低被还原，应有还原剂参与，不可能有氧气参与，故C错误； D．由图可知，氮元素可通过氨化过程从有机物转移到无机物中，故D错误； 故选A。 【变式4-2】用NaOH溶液吸收处理氮氧化物，主要反应为：、，在指定条件下，下列微粒间的转化能够实现的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．NH3中N元素化合价为-3，NO2中N元素化合价为+4，NH3、NO2发生归中反应生成N2和H2O，能实现，故选A； B．NO2和H2O反应生成HNO3和NO，不能实现，故不选B； C．硝酸在光照条件下生成NO2、O2、H2O，不能实现，故不选C； D．二氧化硫和过量氨水反应生成亚硫酸铵，不能实现，故不选D； 选A。 【变式4-3】部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．将足量铜丝插入d的浓溶液只产生c气体 B．a既可被氧化，也可被还原 C．c溶于水可得d和b D．自然界可存在的转化 【答案】A 【分析】根据图示，a为0价且为单质，则a为；b为+2价、c为+4价且都为氧化物，则b为、c为(或)；d为+5价且为酸，则d为；e为+5价且为盐，则e为硝酸盐，据此分析解答。 【解析】A．足量铜丝插入d的浓溶液，先发生，得到气体c：，随着反应进行，逐渐降低，发生反应，得到的气体变为b：，不是只能得到c气体，A错误；B．a为，在一定条件下能被氧化：，也可以被还原：，B正确；C．c溶于水与水反应：，结合分析，C正确；D．在自然界可存在的转化，即，D正确；故答案为：A。 ◆题型04 工业合成氨与硝酸制备 【典例5】氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图： 下列说法错误的是 A．流程中的转化涉及复分解反应 B．工业上可用铁槽车储运浓硝酸 C．“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质 D．为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔” 【答案】A 【分析】氮气和氢气在合成塔中合成氨气，分离出氨气后，通入空气氧化氨气生成一氧化氮，一氧化氮和水、空气一起在吸收塔中生成硝酸。 【解析】A．流程中的转化涉及的反应为，，，没有涉及复分解反应，A错误； B．常温下，浓硝酸能够使铁钝化，工业上可用铁槽车储运浓硝酸，B正确； C．氨气易液化，将液氨分离出来，剩余的氮气、氢气可以循环利用，“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质，C正确； D．如图，为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔”，D正确； 故选A。 【变式4-1】以和为原料制备主要过程如图所示。已知为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 A．0.1molA完全氧化为B和C时，消耗标准状况下体积为2.8L B．1.7gA和1.8gC含有的共价键数目分别为和 C．和充分反应生成A分子的数目是 D．0.1molD与、C完全转化为时，转移电子数目为 【答案】C 【分析】氮气和氢气反应生成氨气，即A为NH3，氨气发生催化氧化，得到NO和H2O，即C为H2O，B为NO，NO被氧化成NO2，NO2、氧气、水生成硝酸，据此分析； 【解析】A．氨气与氧气发生4NH3+5O24NO+6H2O，消耗0.1mol氨气同时，消耗氧气的物质的量为mol=0.125mol，即标况下消耗氧气的体积为0.125mol×22.4L/mol=2.8L，故A说法正确；B．根据上述分析，A为NH3，C为H2O，1.7g氨气中所含共价键数目为=0.3NA，1.8g水中所含共价键数目为=0.2NA，故B说法正确；C．合成氨是可逆反应，不能进行到底，因此生成氨气物质的量小于0.2mol，故C说法错误；D．NO2、O2、水反应方程式为4NO2+O2+2H2O=4HNO3，消耗0.1molNO2转移电子数目为0.1mol×1×NA=0.1NA，故D说法正确；答案为C。 【变式4-2】空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如图： N2NH3NONO2HNO3 硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是(　　) A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中 B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体 C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率 D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3 【答案】B 【解析】硝酸是氧化性酸，BaSO3固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成NO，B错误。 ◆题型05 与氮有关的反应机理分析 【典例6】科学研究人员提出在有机碳源和微生物的作用下，可以实现大气中的氮循环(如图所示)，减少对环境的污染。下列说法正确的是 A．转化成属于氮的固定 B．图中氮的化合价仅有0、+3、+5 C．转化过程中被甲醇氧化为N2 D．与反应的离子方程式为： 【答案】D 【解析】A． 转化成不是N由游离态转化为化合态，不属于氮的固定，故A错误； B． 图中氮的化合价除有0、+3、+5，图中还有-3价，故B错误； C． 转化过程中被甲醇还原为N2，故C错误； D． 与反应生成氮气和水，离子方程式为：，故D正确； 故选D。 【变式5-1】硝酸厂烟气中含有大量氮氧化物(NOx)。常温下，将烟气与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中可实现无害化处理，其转化过程如图所示。下列说法正确的是 A．反应Ⅰ的离子方程式为Ce4＋＋H2=Ce3＋＋2H＋ B．反应Ⅱ中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1 C．该转化过程的实质是NO被H2氧化 D．反应过程中混合溶液内Ce3＋和Ce4＋离子总数一定保持不变 【答案】D 【分析】根据进出图可知，Ce4+把H2氧化为H+，自身被还原为Ce3+，然后Ce3+在酸性条件下再被NO氧化为Ce4+，NO被还原为N2，同时还生成水，据此解答。 【解析】A．过程Ⅰ发生的反应为Ce4+把H2氧化为H+，自身被还原为Ce3+，反应的离子方程式为：2Ce4＋＋H2=2Ce3＋＋2H＋，故A错误； B．过程Ⅱ为2NO+4Ce3++4H+=N2+4Ce4++2H2O，氧化产物为Ce4+，还原产物为N2，两者之比为4∶1，故B错误； C．该转化过程的实质为NO被H2还原为N2，H2被氧化为水，故C错误； D．处理过程中，Ce3+和Ce4+做催化剂，催化剂在反应前后，质量不变，数量不变，故D正确； 故选D。 【变式5-2】据《环境微生物学》报道，厌氧氨氧化菌中的某些生物酶可以促进和的转移(如下图中转移路径a、b和c)，从而将污水中的和转化为进入大气层(具体原理如下图中反应过程I、Ⅱ和Ⅲ)，该污水脱氮技术具有良好的应用前景。下列说法不正确的是 A．过程I中发生还原反应 B．路径a和b中转移的数目相等 C．过程Ⅱ中参与反应的 D．过程I→Ⅲ的总反应为 【答案】C 【解析】A．过程I中转化为NO，N元素化合价降低，发生还原反应，A正确； B．由图示可知，过程I中在酶1的作用下转化为NO和H2O，反应的离子方程式为，a过程生成1molNO转移2molH+，过程Ⅱ中NO和NH在酶2的作用下发生反应生成N2H4和H2O，反应的离子方程式为：，b过程消耗1molNO转移2molH+，转移H+数目相等，B正确； C．过程Ⅱ中发生的离子反应为：，，C错误； D．据图可知经过过程I到Ⅲ，NH和发生反应生成N2和水，离子方程式为：，D正确； 故选C。 ◆题型06 氮氧化物的无害化处理 【典例7】某工厂拟综合处理含废水和工业废气(主要含 N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如图流程。已知：，下列说法正确的是      A．固体 1 中主要含有 CaCO3、CaSO4 B．捕获剂所捕获的气体主要是 CO C．X 可以是空气，且需过量 D．处理含废水时，发生的反应： 【答案】B 【解析】A．固体 1 是二氧化碳、二氧化硫和氢氧化钙反应生成碳酸钙、亚硫酸钙，因此固体1中主要含有 CaCO3、CaSO3，故A错误； B．气体1中NO和氧气和NaOH反应生成NaNO2，因此气体2主要是CO和N2，而捕获剂所捕获的气体主要是 CO，故B正确； C．根据，X 可以是空气，但只能适量，过量就会生成硝酸钠，故C错误； D．处理含废水时，铵根和亚硝酸根反应生成氮气，其发生的反应：，故D错误。 综上所述，答案为B。 【典例8】我国空气质量预报的内容主要包括三个方面：二氧化硫、氮氧化物(NOx)、悬浮颗粒物等三种大气污染物的浓度。 （1）与氮氧化物有关的全球或区域性大气环境问题有 (填字母序号)。 a.酸雨       b.沙尘暴      c.光化学烟雾     d.温室效应 （2）为了降低汽车尾气对大气的污染，目前最有效的方法是给汽车安装尾气净化装置。它能将尾气中的CO和NO在催化剂作用下，发生反应转化为无害气体，其反应的化学方程式为 。 （3）酸雨是指pH＜5.6的降水，主要是由人为排放到大气中的 等酸性气体转化而成的。在煤中加入适量的石灰石就可以减少酸雨的危害，则发生反应的化学方程式为 。 【答案】（1）ac （2）2NO+2CON2+2CO2 （3）二氧化硫 SO2+CaCO3CaSO3+CO2或2SO2+2CaCO3+O22CaSO4+2CO2 【解析】（1）氮氧化物会造成硝酸型酸雨以及光化学烟雾等环境问题，所以氮氧化物造成的环境问题为，故选ac。 （2）CO和NO在催化剂作用下发生反应转化为无害气体N2和CO2，化学方程式为：2NO+2CON2+2CO2。 （3）酸雨是指pH＜5.6的降水，主要是由人为排放到大气中的二氧化硫等酸性气体转化而成的。在煤中加入适量的石灰石就可以减少酸雨的危害，则发生反应的化学方程式为SO2+CaCO3CaSO3+CO2或2SO2+2CaCO3+O22CaSO4+2CO2。 【变式6-1】工业废水中的氨氮(以、形式存在)，可通过微生物法或氧化法处理，使水中氨氮达到国家规定的排放标准。 （1）微生物法：酸性废水中的部分在硝化细菌的作用下被氧气氧化为，再与作用生成。 ①转化为的离子方程式为 。 ②与在转化为的反应中消耗与的物质的量之比为 。 （2）次氯酸钠氧化法：向氨氮废水中加入NaClO，氨氮转化为而除去。 ①NaClO氧化的离子方程式为 。 ②一定pH下，NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当时，总氮的去除率随的增大不升反降的原因是 。 （3）活性炭-臭氧氧化法：活性炭-臭氧氧化氨氮的机理如图所示。*表示吸附在活性炭表面的物种，为羟基自由基，其氧化性比更强。 ①活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为 。 ②其它条件不变调节废水的pH，废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。随pH增大氨氮去除率先明显增大，后变化较小，可能的原因是 。 【答案】（1） 3：5 （2） NaClO将部分氨氮氧化为、留在废水中 （3）与活性炭表面吸附的作用生成，将活性炭表面吸附的转化为 随pH增大，活性炭上吸附的增多，生成增多；pH继续增大时，将转化为，不利于活性炭对氨氮的吸附 【解析】（1）①转化为 ，N元素化合价从-3升高到+5价，氧元素从0价降低到-2价，则按得失电子数守恒、电荷守恒、元素质量守恒得离子方程式为。 ②与在转化为的反应中，中N元素化合价从+5降低到0价，中N元素化合价从-3升高到0价，按得失电子数守恒、消耗与的物质的量之比为3：5。 （2）①氧化氨气为氮气，反应中，氮元素从-3价升高到0价、氯元素从+1价降低到-1价，则按得失电子数守恒、元素质量守恒、电荷守恒得离子反应方程式为：。 ②一定pH下，NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当时，总氮的去除率随的增大不升反降、意味着溶液中生成了其它含氮的微粒，应该是氨气被氧化的产物，则原因是： NaClO将部分氨氮氧化为、留在废水中。 （3）①由图可知：活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为：与活性炭表面吸附的作用生成，将活性炭表面吸附的转化为。 ②结合信息可知：生成增多时反应速率增大。则随pH增大氨氮去除率先明显增大后变化较小的可能原因是：随pH增大，活性炭上吸附的增多，生成增多；pH继续增大时，将转化为，不利于活性炭对氨氮的吸附。 【变式6-2】氮元素及其化合物的转化关系如图所示： （1）反应①②③④⑤中不属于氧化还原反应的是 。 （2）已知1mol氨气发生反应②，完全反应生成NO和水蒸气时放出226 kJ的热，该反应的热化学方程式是 。 （3）汽车尾气净化装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。 ①该过程的中间产物是 。 ②催化转化过程中，理论上每生成1mol 时，转移的电子为 mol。 （4）实验室中，浓硝酸需用棕色试剂瓶盛放，并置于冷暗处的原因是 。 （5）是农业生产中常用的一种氮肥。 ①中氮元素的质量分数是 。 ②实验室中检验某种化肥是铵态氮肥的方法是 。(写出操作步骤、现象和结论) 【答案】（1）⑤ （2）4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)  ΔH1=-904kJ·mol-1 （3）NO2 8 （4）浓硝酸不稳定，在常温下见光或受热易发生分解 （5）35% 将少量肥料与少量氢氧化钙混合后放入试管中，在酒精灯上微热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若产生了使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则该化学肥料为铵态氮肥 【解析】（1）反应①②③④⑤中，反应⑤是硝酸和氨气反应生成硝酸铵，元素化合价不变，反应⑤不属于氧化还原反应； （2）已知1mol氨气发生反应 ，完全反应生成NO和水蒸气时放出226 kJ的热，则4mol氨气反应放热226 kJ×4=904 kJ，该反应的热化学方程式是。 （3）①NO和O2反应生成NO2，NO2和CO反应生成N2和CO2，该过程的中间产物是NO2。 ②催化转化过程中，总反应为2NO+O2+4CO=4CO2+N2，碳元素化合价由+2升高为+4，理论上每生成1mol 时，转移的电子为8mol。 （4）浓硝酸不稳定，在常温下见光或受热易发生分解，所以实验室中，浓硝酸需用棕色试剂瓶盛放，并置于冷暗处。 （5）①中氮元素的质量分数是。 ②铵盐与碱在加热条件下放出氨气，反应实验室中检验某种化肥是铵态氮肥的方法是：将少量肥料与少量氢氧化钙混合后放入试管中，在酒精灯上微热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若产生了使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则该化学肥料为铵态氮肥。 【变式6-3】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)，反应的化学方程式如下：(已知NO不能与NaOH溶液反应，不考虑NO2与N2O4的转化) NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O ①若NOx能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范围为 。 ②若用100mL5mol/LNaOH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，则总反应方程式为 。 （4）一种将氨氮()废水中的氮元素转变为N2脱除的机理如图： 已知：氧气浓度越高，厌氧氨氧化菌活性越低。 ①参与I中反应的n()∶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1mg/L<DO<2mg/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）1.5≤x＜2 11.2 L （3）4NH3+4NO+O24N2+6H2O （4）2∶3 随着DO的增大，厌氧氨氧化菌活性降低；部分被氧化为 【解析】（1）用H2或CO催化还原NO生成无污染的物质，所以反应的还原产物为N2。 （2）①NO不能与NaOH溶液反应，NO、NO2为1:1时能发生反应NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，NO2与氢氧化钠发生反应2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O,若NOx能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范围为1.5≤x＜2。 ②若用100mL5mol/LNaOH吸收NOx生成NaNO2、NaNO3，NaOH恰好完全反应，根据元素守恒，n(NOx)= n(N)= n(Na)= n(NaOH)= 0.1L×5mol/L=0.5mol，则被吸收的NOx的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L。 （3）根据图示，用V2O5作催化剂，1molNH3、1molNO、0.25molO2反应生成N2和H2O，则总反应方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O。 （4）反应I中，被氧气氧化为，N元素化合价由-3升高为+3，氧气中氧元素化合价由0降低为-2，根据得失电子守恒，参与I中反应的n()∶n(O2)=2:3。 ②根据题目信息，氧气浓度越高，厌氧氨氧化菌活性越低，当1mg/L<DO<2mg/L时，随着DO的增大氮的脱除率下降，其原因可能是随着DO的增大，厌氧氨氧化菌活性降低，部分被氧化为。 ◆题型07 有关氮及其化合物的实验探究 【典例9】实验室用如图所示装置(夹持装置已省略)进行制备及性质实验。下列说法正确的是 A．在甲的烧瓶中加入浓硫酸制备干燥 B．乙中的集气瓶内应a导管长、b导管短 C．若将丙中的换成苯，仍能防止倒吸 D．向收集的中通入少量，出现白烟 【答案】D 【解析】A．氨气可以被浓硫酸吸收，应该在甲的烧瓶中加入碱石灰或者生石灰，A错误； B．氨气密度小于空气，应该用向下排空气的方法收集，故乙中的集气瓶内应a导管短、b导管长，B错误； C．苯的密度小于空气，在水的上层，若将丙中的换成苯，则不能防止倒吸，C错误； D．氨气可以和氯气反应生成氯化铵，故向收集的中通入少量，出现白烟，D正确； 故选D。 【变式7-1】研究性学习小组设计了如下图所示实验装置(部分夹持装置已省略)制备NO，并进行NO的检验和性质探究实验。 已知：NO在溶液中发生反应(棕色)，该反应可以用于检验NO。 （1）仪器a的名称是 。装置A内发生主要反应的离子方程式为 。 （2）实验开始前，向装置中通入一段时间的目的是 。 （3）装置B、C中蒸馏水和无水的作用分别是 、 。 （4）装置D中Fe粉与NO以物质的量之比发生反应，生成和另一种固体产物。该固体产物的化学式为 。 （5）进行实验时，装置E中的实验现象为 。 （6）装置F集气瓶中收集的气体是和 (填化学式)。 【答案】（1）分液漏斗 （2）排除空气，防止NO被氧气氧化 （3）吸收挥发出的硝酸蒸气 干燥NO （4）Fe2O3 （5）溶液颜色变为棕色 （6）NO 【分析】A中稀硝酸和铜反应生成NO，B中水的作用是吸收挥发出的硝酸蒸气，C中无水氯化钙干燥NO，D中Fe粉与NO以物质的量之比发生反应，生成和另一种固体产物，方程式为：；E中盛放FeSO4溶液，检验NO，F中收集未反应完的NO和生成的N2。 【解析】（1）仪器a的名称是分液漏斗；装置A中的离子方程式为：； （2）实验开始前，向装置中通入一段时间的目的是：排除空气，防止NO被氧气氧化； （3）根据分析，装置B、C中蒸馏水和无水的作用分别是：吸收挥发出的硝酸蒸气、干燥NO； （4）根据分析，D中固体产物的化学式为：Fe2O3； （5）进行实验时，装置E中的实验现象为：溶液颜色变为棕色； （6）反应为可逆反应，故NO反应不完全，装置F集气瓶中收集的气体是和NO。 【变式7-2】某学习小组为探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。 可选药品：浓硝酸、3 mol·L－1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。 已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 请回答下列问题： （1）实验应避免有害气体排放到空气中。装置③、④、⑥中盛放的药品依次是________________________________________________________________________。 （2）滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后________________________________________________________________________。 （3）装置①中发生反应的化学方程式是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 （4）装置②的作用是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________， 发生反应的化学方程式是_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （5）该小组得出的结论所依据的实验现象是___________________________________ ________________________________________________________________________。 （6）实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验方案来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。 a．加热该绿色溶液，观察颜色变化 b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化 c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化 d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化 答案　（1）3 mol·L－1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液　（2）通入一段时间CO2，关闭弹簧夹，将装置⑤中的导管末端伸入倒置的烧瓶内　（3）Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　（4）将NO2转化为NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　（5）装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色　（6）acd 解析　（1）根据装置特点和实验目的，装置⑤收集NO，装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2，因为要验证稀HNO3不能氧化NO，所以装置③中应该盛放3 mol·L－1稀硝酸。 （2）由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO3之前需要通入一段时间的CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。 （5）NO通过稀HNO3后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明。装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO，则装置④的液面上方会产生红棕色气体。 （6）要证明是Cu(NO3)2浓度过高或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，可设计将溶解的NO2赶走(a、c方案)，再观察颜色变化。也可在Cu(NO3)2浓溶液中通入NO2，观察比较反应后的颜色变化(d方案)，确定是不是由溶有NO2引起的。 【变式7-3】亚硝酸钠(NaNO2)在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用，也常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行业中的用量有严格限制。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。 已知：①NO＋NO2＋2OH-=2＋H2O； ②气体液化的温度：NO2为21℃，NO为-152℃。    （1）为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(按左→右连接)为A、C、 、 、B。 （2）反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气，目的是 。 （3）在关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。 ①确认A中产生的气体含有NO，依据的现象是 ； ②装置E的作用是 。 （4）如果向D中通入过量O2，则装置B中发生反应的化学方程式为 。 （5）通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是 。 【答案】（1）E D （2）排出装置中的空气 （3）开始时装置D中无色，通入氧气后出现红棕色气体 降温冷凝，使NO2完全液化，除去气体中的NO2，避免干扰NO的检验 （4）4NO2＋O2＋4NaOH=4NaNO3＋2H2O （5）2NaNO2＋H2SO4=Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O 【分析】本实验是探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。NaNO2中氮元素显+3价，在酸性条件下能发生岐化反应，氮由+3价升高到+4价可产生NO2气体，降到+2价可产生NO气体，可推测NaNO2和H2SO4反应产物中可能含有NO2和NO气体。NO2为红棕色易液化的气体，无色的NO气体极易被O2氧化为NO2。根据NO、NO2的液化温度和性质可知装置D用于检验NO，装置E用于检验并分离NO2，装置B为尾气处理装置，NO2会干扰NO的检验，由此分析解答。 【解析】（1）NaNO2中氮元素显+3价，在酸性条件下能发生岐化反应，氮由+3价升高到+4价可产生NO2气体，降到+2价可产生NO气体，可推测NaNO2与H2SO4反应产物中可能含NO和NO2。根据NO、NO2的液化温度和性质可知装置D用于检验NO，装置E用于检验并分离NO2，装置B为尾气处理装置，NO2会干扰NO的检验，所以为了检验装置A中的气体产物，应该将生成气体干燥后首先通过E分离出二氧化氮，故仪器的连接顺序是A、C、E、D、B； （2）由于NO极易被空气中的氧气氧化为NO2，所以先通入一段时间氮气，排出装置中的空气，防止可能产生的NO被氧化成NO2，造成对A中反应产物检验的干扰； （3）①利用装置D检验NO，根据2NO+O2=2NO2可知，开始时装置D中无色，通入氧气后出现红棕色气体即可证明NO的存在； ②装置E的作用是降温冷凝，使NO2完全液化，除去气体中的NO2，避免干扰NO的检验； （4）因为NO2、O2和水共同作用可以产生HNO3，所以装置B中发生反应的化学方程式为4NO2＋O2＋4NaOH=4NaNO3＋2H2O； （5）根据上述实验探究可知，NaNO2和H2SO4反应产生NO2、NO，同时生成硫酸钠、水，装置A中发生反应的化学方程式是2NaNO2＋H2SO4=Na2SO4＋NO2↑＋NO↑＋H2O。 ◆题型08 有关硝酸反应的计算题 【典例10】硝酸与金属反应后所得还原产物与硝酸的浓度和金属的活泼性有关。10 mL 0.5 mol·L－1 HNO3与0.048 g Mg恰好完全反应。若氮元素只被还原到一种价态，下列说法不正确的是(　　) A．HNO3作还原剂 B．HNO3浓度越低，N元素还原价态越低 C．反应中转移电子数为0.004 mol D．还原产物可能为NH4NO3 答案　A 解析　HNO3与金属反应时，表现酸性和强氧化性，故A错误；HNO3浓度越高，氧化性越强，氧化同种金属时，N元素被还原的价态就越高，故B正确；HNO3与Mg反应，还原剂只有Mg，Mg的化合价由0→＋2,0.048 g Mg的物质的量为0.002 mol，根据得失电子守恒，反应中转移电子为0.004 mol，故C正确；硝酸的物质的量为0.01 L×0.5 mol·L－1＝0.005 mol，生成0.002 mol Mg(NO3)2，根据N原子守恒，可能生成0.0005 mol NH4NO3，若生成0.0005 mol NH4NO3转移电子为0.004 mol，符合得失电子守恒，故D正确。 【变式8-1】向一定量的、、、的混合物中加入的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出标准状况，往所得溶液中加入溶液，无红色出现。若用足量的在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】因一定量的Fe、FeO、Fe3O4和Fe2O3的混合物中加入125mL 4mol/L的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现，则溶液中的溶质为Fe(NO3)2，标准状况下2.24L NO的物质的量为：，根据N元素守恒，硝酸亚铁中的硝酸根离子的物质的量为0.125L×4mol/L-0.1mol=0.4mol，所以硝酸亚铁的物质的量为：n[Fe(NO3)2]==0.2mol，由铁元素守恒可知，若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，得到铁的物质的量为n(Fe)=n[Fe(NO3)2]=0.2mol，故选：A。 【变式8-2】Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示 下列有关判断正确的是 A．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应 B．收集的氮氧化物的体积为20.16 L C．反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物 D．若铜片为51.2 g，则生成0.2 mol NaNO3 【答案】D 【解析】A．常温下，Cu能与浓硝酸反应，选项A错误； B．没有说明标准状况下0.9mol氮的氧化物无法计算其体积，不一定为20.16 L，选项B错误； C．反应过程中生成的Cu(NO3)2是氧化产物，不是还原产物，选项C错误； D．分析整个反应过程可知仅有两种元素的化合价发生变化，即Cu→Cu2+，HNO3→NaNO2，51.2gCu的物质的量为0.8mol，共失电子0.8mol×2=1.6mol，由得失电子守恒可知HNO3→NaNO2得1.6mol电子，故产物中NaNO2的物质的量为0.8mol，由Na元素守恒可知另一种产物NaNO3为0.2mol，选项D正确； 答案选D。 【变式8-3】将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题： （1）NO的体积为____ L，NO2的体积为______ L。 （2）参加反应的HNO3的物质的量是________________________________________。 （3）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为______________ mol·L－1。 （4）欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________ g。 答案　（1）5.824　5.376　（2）1.52 mol　（3）　（4）57.8 解析　（1）n(Cu)＝＝0.51 mol，设混合气体中NO的物质的量为x，NO2的物质的量为y。根据气体在标准状况下的总体积为11.2 L，有：x＋y＝0.5 mol。根据得失电子守恒，有：3x＋y＝(0.51×2) mol。解得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol。则V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L，V(NO2)＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L。（2）参加反应的HNO3分两部分：一部分没有被还原，显酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被还原成NO2和NO，所以参加反应的HNO3的物质的量为0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol。（3）HNO3在反应中一部分变成气体，一部分以NO的形式留在溶液中。变成气体的HNO3的物质的量为0.5 mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中Cu2＋全部转化为沉淀，则溶液中只有NaNO3，其物质的量为10－3aV mol，也就是以NO形式留在溶液中的HNO3的物质的量为10－3aV mol。所以，c(HNO3)＝ mol· L－1。（4）由得失电子守恒得2×n(Cu)＝2×n(H2O2)，×2＝n(H2O2)×2，n(H2O2)＝0.51 mol，则m(H2O2)＝17.34 g。需30%的双氧水：＝57.8 g。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！第 1 页 共 10 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 阶段性复习题型归纳二 氮与社会可持续发展 ◆题型01 氮及其化合物的物理性质和用途 ◆题型02 氮及其化合物的化学性质 ◆题型03 氮及其化合物的转化关系 ◆题型04 工业合成氨与硝酸制备 ◆题型05 与氮有关的反应机理分析 ◆题型06 氮氧化物的无害化处理 ◆题型07 有关氮及其化合物的实验探究 ◆题型08 有关硝酸反应的计算题 ◆题型01 氮及其化合物的物理性质和用途 【典例1】下列有关含氮化合物的性质与用途具有对应关系的是 A．NH4HCO3受热易分解，可用作化肥 B．铁能与冷的浓硝酸反应，可用于制备氢气 C．NH3具有氧化性，可用于生产硝酸 D．液氨汽化时吸收大量的热量，可用作制冷剂 【变式1-1】下列含氮物质的性质与用途具有对应关系的是 A．N2化学性质稳定，可用于食品保鲜 B．NH3具有还原性，可用作制冷剂 C．HNO3与水互溶，可用于制造硝酸盐 D．NH4HCO3受热易分解，可用作氮肥 【变式1-2】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 A．通常情况下的化学性质很稳定，因此可在焊接金属时作保护气 B．铵盐受热易分解，实验室可利用固体分解制取氨气 C．铁、铝常温下与浓硝酸不反应，可用铁质或铝制容器盛放浓硝酸 D．浓硫酸具有吸水性，可用来干燥氨气 ◆题型02 氮及其化合物的化学性质 【典例2】下列叙述不正确的是 A．NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水 B．NO和NH3均可用排空气法收集 C．NH3中的N元素只具有还原性 D．NH3遇到挥发性强酸能产生白烟 【典例3】下列除去杂质的操作方法正确的是 A．NO中有少量的NO2：用水洗涤后再干燥 B．食盐中有少量的NH4Cl：加过量的烧碱溶液后加热蒸干 C．N2中有少量的O2：通过足量灼热的氧化铜 D．硝酸中溶有少量BaCl2，可向硝酸中加入适量硫酸溶液 【变式2-1】人类的认识依赖于生产活动。下列生产活动与所述的化学知识关联正确的是 选项 生产活动 化学知识 A 向薯片袋内充入氮气 氮气无色无味 B 用铁罐车运输浓硝酸 常温下，铁遇浓硝酸发生钝化 C 用氨水处理二氧化硫烟气 氨水具有挥发性 D 施用铵态氮肥时，要避开草木灰 铵态氮肥受热易分解 【变式2-2】下列叙述不正确的是 A．易液化，液氨常用作制冷剂 B．稀硝酸和铁反应产生的氢气可为工业制氨提供原料 C．铵盐受热易分解，因此贮存铵态氮肥时要密封保存 D．和NO都不是碱性氧化物 【变式2-3】氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是 A．自然固氮、人工固氮都是将转化为 B．侯氏制碱法以、、、为原料制备和 C．工业上通过催化氧化等反应过程生产 D．多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环” 【变式2-4】下列各组离子在碱性条件下可以大量共存，而在强酸性条件下不能大量共存的是A．K+、Na+、Cl-、SO B．Ca2+、Fe3+、NO、Cl- C．Ba2+、Na+、I-、NO D．NH、Fe2+、Cl-、NO ◆题型03 氮及其化合物的转化关系 【典例4】（22-23·高一下·江苏淮安、宿迁七校·期中）在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现的是 A．NO(g)HNO3(aq) B．稀硝酸NO2 C．NO2(g)HNO3(aq) D． (aq) (aq) 【变式4-1】自然界中的氮循环部分过程如图所示，有关循环过程的说法中，正确的是    A．固氮过程中，N2可能做还原剂 B．硝化过程的反应物中，NH3属于盐 C．反硝化过程中，必须有O2的参与 D．氮元素可通过氨化过程从无机物转移到有机物中 【变式4-2】用NaOH溶液吸收处理氮氧化物，主要反应为：、，在指定条件下，下列微粒间的转化能够实现的是 A． B． C． D． 【变式4-3】部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是 A．将足量铜丝插入d的浓溶液只产生c气体 B．a既可被氧化，也可被还原 C．c溶于水可得d和b D．自然界可存在的转化 ◆题型04 工业合成氨与硝酸制备 【典例5】氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图： 下列说法错误的是 A．流程中的转化涉及复分解反应 B．工业上可用铁槽车储运浓硝酸 C．“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质 D．为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔” 【变式4-1】以和为原料制备主要过程如图所示。已知为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 A．0.1molA完全氧化为B和C时，消耗标准状况下体积为2.8L B．1.7gA和1.8gC含有的共价键数目分别为和 C．和充分反应生成A分子的数目是 D．0.1molD与、C完全转化为时，转移电子数目为 【变式4-2】空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如图： N2NH3NONO2HNO3 硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是(　　) A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中 B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体 C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率 D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3 ◆题型05 与氮有关的反应机理分析 【典例6】科学研究人员提出在有机碳源和微生物的作用下，可以实现大气中的氮循环(如图所示)，减少对环境的污染。下列说法正确的是 A．转化成属于氮的固定 B．图中氮的化合价仅有0、+3、+5 C．转化过程中被甲醇氧化为N2 D．与反应的离子方程式为： 【变式5-1】硝酸厂烟气中含有大量氮氧化物(NOx)。常温下，将烟气与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中可实现无害化处理，其转化过程如图所示。下列说法正确的是 A．反应Ⅰ的离子方程式为Ce4＋＋H2=Ce3＋＋2H＋ B．反应Ⅱ中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1 C．该转化过程的实质是NO被H2氧化 D．反应过程中混合溶液内Ce3＋和Ce4＋离子总数一定保持不变 【变式5-2】据《环境微生物学》报道，厌氧氨氧化菌中的某些生物酶可以促进和的转移(如下图中转移路径a、b和c)，从而将污水中的和转化为进入大气层(具体原理如下图中反应过程I、Ⅱ和Ⅲ)，该污水脱氮技术具有良好的应用前景。下列说法不正确的是 A．过程I中发生还原反应 B．路径a和b中转移的数目相等 C．过程Ⅱ中参与反应的 D．过程I→Ⅲ的总反应为 ◆题型06 氮氧化物的无害化处理 【典例7】某工厂拟综合处理含废水和工业废气(主要含 N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如图流程。已知：，下列说法正确的是      A．固体 1 中主要含有 CaCO3、CaSO4 B．捕获剂所捕获的气体主要是 CO C．X 可以是空气，且需过量 D．处理含废水时，发生的反应： 【典例8】我国空气质量预报的内容主要包括三个方面：二氧化硫、氮氧化物(NOx)、悬浮颗粒物等三种大气污染物的浓度。 （1）与氮氧化物有关的全球或区域性大气环境问题有 (填字母序号)。 a.酸雨       b.沙尘暴      c.光化学烟雾     d.温室效应 （2）为了降低汽车尾气对大气的污染，目前最有效的方法是给汽车安装尾气净化装置。它能将尾气中的CO和NO在催化剂作用下，发生反应转化为无害气体，其反应的化学方程式为 。 （3）酸雨是指pH＜5.6的降水，主要是由人为排放到大气中的 等酸性气体转化而成的。在煤中加入适量的石灰石就可以减少酸雨的危害，则发生反应的化学方程式为 。 【变式6-1】工业废水中的氨氮(以、形式存在)，可通过微生物法或氧化法处理，使水中氨氮达到国家规定的排放标准。 （1）微生物法：酸性废水中的部分在硝化细菌的作用下被氧气氧化为，再与作用生成。 ①转化为的离子方程式为 。 ②与在转化为的反应中消耗与的物质的量之比为 。 （2）次氯酸钠氧化法：向氨氮废水中加入NaClO，氨氮转化为而除去。 ①NaClO氧化的离子方程式为 。 ②一定pH下，NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当时，总氮的去除率随的增大不升反降的原因是 。 （3）活性炭-臭氧氧化法：活性炭-臭氧氧化氨氮的机理如图所示。*表示吸附在活性炭表面的物种，为羟基自由基，其氧化性比更强。 ①活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为 。 ②其它条件不变调节废水的pH，废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。随pH增大氨氮去除率先明显增大，后变化较小，可能的原因是 。 【变式6-2】氮元素及其化合物的转化关系如图所示： （1）反应①②③④⑤中不属于氧化还原反应的是 。 （2）已知1mol氨气发生反应②，完全反应生成NO和水蒸气时放出226 kJ的热，该反应的热化学方程式是 。 （3）汽车尾气净化装置中，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示。 ①该过程的中间产物是 。 ②催化转化过程中，理论上每生成1mol 时，转移的电子为 mol。 （4）实验室中，浓硝酸需用棕色试剂瓶盛放，并置于冷暗处的原因是 。 （5）是农业生产中常用的一种氮肥。 ①中氮元素的质量分数是 。 ②实验室中检验某种化肥是铵态氮肥的方法是 。(写出操作步骤、现象和结论) 【变式6-3】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)，反应的化学方程式如下：(已知NO不能与NaOH溶液反应，不考虑NO2与N2O4的转化) NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O ①若NOx能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范围为 。 ②若用100mL5mol/LNaOH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，则总反应方程式为 。 （4）一种将氨氮()废水中的氮元素转变为N2脱除的机理如图： 已知：氧气浓度越高，厌氧氨氧化菌活性越低。 ①参与I中反应的n()∶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1mg/L<DO<2mg/L时，随着DO的增大氮的脱除率下降，其原因可能是 。 ◆题型07 有关氮及其化合物的实验探究 【典例9】实验室用如图所示装置(夹持装置已省略)进行制备及性质实验。下列说法正确的是 A．在甲的烧瓶中加入浓硫酸制备干燥 B．乙中的集气瓶内应a导管长、b导管短 C．若将丙中的换成苯，仍能防止倒吸 D．向收集的中通入少量，出现白烟 【变式7-1】研究性学习小组设计了如下图所示实验装置(部分夹持装置已省略)制备NO，并进行NO的检验和性质探究实验。 已知：NO在溶液中发生反应(棕色)，该反应可以用于检验NO。 （1）仪器a的名称是 。装置A内发生主要反应的离子方程式为 。 （2）实验开始前，向装置中通入一段时间的目的是 。 （3）装置B、C中蒸馏水和无水的作用分别是 、 。 （4）装置D中Fe粉与NO以物质的量之比发生反应，生成和另一种固体产物。该固体产物的化学式为 。 （5）进行实验时，装置E中的实验现象为 。 （6）装置F集气瓶中收集的气体是和 (填化学式)。 【变式7-2】某学习小组为探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图所示装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。 可选药品：浓硝酸、3 mol·L－1稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。 已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 请回答下列问题： （1）实验应避免有害气体排放到空气中。装置③、④、⑥中盛放的药品依次是________________________________________________________________________。 （2）滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后________________________________________________________________________。 （3）装置①中发生反应的化学方程式是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 （4）装置②的作用是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________， 发生反应的化学方程式是_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （5）该小组得出的结论所依据的实验现象是___________________________________ ________________________________________________________________________。 （6）实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验方案来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是________(填字母)。 a．加热该绿色溶液，观察颜色变化 b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化 c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化 d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化 【变式7-3】亚硝酸钠(NaNO2)在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用，也常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行业中的用量有严格限制。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。 已知：①NO＋NO2＋2OH-=2＋H2O； ②气体液化的温度：NO2为21℃，NO为-152℃。    （1）为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(按左→右连接)为A、C、 、 、B。 （2）反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气，目的是 。 （3）在关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。 ①确认A中产生的气体含有NO，依据的现象是 ； ②装置E的作用是 。 （4）如果向D中通入过量O2，则装置B中发生反应的化学方程式为 。 （5）通过上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是 。 ◆题型08 有关硝酸反应的计算题 【典例10】硝酸与金属反应后所得还原产物与硝酸的浓度和金属的活泼性有关。10 mL 0.5 mol·L－1 HNO3与0.048 g Mg恰好完全反应。若氮元素只被还原到一种价态，下列说法不正确的是(　　) A．HNO3作还原剂 B．HNO3浓度越低，N元素还原价态越低 C．反应中转移电子数为0.004 mol D．还原产物可能为NH4NO3 【变式8-1】向一定量的、、、的混合物中加入的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出标准状况，往所得溶液中加入溶液，无红色出现。若用足量的在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为 A． B． C． D． 【变式8-2】Cu与浓硝酸反应生成氮的氧化物，这些氧化物恰好溶解在NaOH溶液中得到NaNO3和NaNO2的混合溶液，反应过程及有关数据如图所示 下列有关判断正确的是 A．常温下，Cu遇浓硝酸发生钝化，不可能发生上述反应 B．收集的氮氧化物的体积为20.16 L C．反应过程中生成的Cu(NO3)2既是氧化产物，又是还原产物 D．若铜片为51.2 g，则生成0.2 mol NaNO3 【变式8-3】将32.64 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2 L。请回答下列问题： （1）NO的体积为____ L，NO2的体积为______ L。 （2）参加反应的HNO3的物质的量是________________________________________。 （3）待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部转化成沉淀，则原硝酸溶液的浓度为______________ mol·L－1。 （4）欲使铜与硝酸反应生成的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3，至少需要30%的双氧水________ g。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$