专题06 含氮化合物的合理利用（四大题型）-【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）

专题06 含氮化合物的合理利用 ◆题型01 铵盐的物理性质和化学性质 ◆题型02 氨气的实验室制备 ◆题型03 常见氮肥及其应用 ◆题型04 氮氧化物的污染与处理 ◆题型01 铵盐的物理性质和化学性质 知识积累 1．铵盐的物理性质 铵盐都是白色固体，均易溶于水。 2．铵盐的化学性质 （1）受热易分解 NH4ClNH3↑＋HCl；NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑ （2）与碱溶液反应 NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O 3．NH的检验 向铵盐溶液中加入强碱溶液，加热，产生无色气体，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝色。 （2）实验探究 实验装置 铵盐溶液 NH4Cl溶液 NH4NO3溶液 (NH4)2SO4溶液 现象 试管中有气泡产生，试纸变蓝 结论 __铵盐与强碱反应生成氨气__，离子方程式为__NH＋OH－NH3↑＋H2O__ 应用 ①检验铵根离子的存在 ②__制取氨__ 【典例1】关于铵盐的叙述：①绝大多数铵盐易溶于水；②铵盐中氮元素均为-3价；③铵盐受热易分解；④铵盐都只能跟碱反应，不能跟酸反应；⑤铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合施用。其中正确的是 A．①②③④⑤ B．③④⑤ C．①③⑤ D．①②④ 【典例2】检验铵盐的方法是将待检物取出少量放入试管中，然后 A．加热，将红色石蕊试纸放在试管口检验 B．加水溶解，用红色石蕊试纸检验溶液的酸碱性 C．加入碱溶液，加热，再滴入酚酞溶液 D．加入氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验 【变式1-1】用酒精灯给装有少量下列固体的试管加热，试管底部固体能完全消失的是 A． B． C． D． 【变式1-2】只用一种试剂就能将NH4Cl、(NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4，四种溶液区别，这种试剂是 A．NaOH溶液 B．AgNO3溶液 C．Ba(OH)2溶液 D．BaCl2溶液 【变式1-3】下列说法正确的是 A．所有铵盐均易溶于水 B．铵盐中的N不一定均呈-3价 C．铵盐作氮肥时，与生石灰混用的效果更好 D．检验铵盐中含有NH的操作是：取少量某盐放入试管中，加入稀氢氧化钠溶液，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 【变式1-4】碳酸氢铵()性质不稳定，受热易分解为、(强烈刺激性气味的气体)和，可用作食品膨松剂，其水溶液呈碱性。请回答下列问题： 已知：。 （1）属于 (填“酸”“碱”或“盐”)，其在水中的电离方程式为 。充分加热，发生反应的化学方程式为 ，最终生成 。也是一种常见的食品膨松剂，与相比，作食品膨松剂的不足之处为 。 （2）菜农有时会将碳酸氢铵放在蔬菜大棚内，并将碳酸氢铵置于高处，加入稀盐酸，再将大棚密封，发生反应的离子方程式为 。生成的可促进植物光合作用，增加蔬菜产量，将碳酸氢铵与稀盐酸置于大棚高处反应的原因可能是 。 （3）与足量的NaOH溶液共热会有生成，该反应的离子方程式为___________(填标号)。 A． B． C． D． ◆题型02 氨气的实验室制备 知识积累 1．反应原理：利用复分解反应强碱制弱碱 实验室用固体氯化铵和氢氧化钙制取氨气：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 2.药品的选择： ①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3，原因如下： 铵盐 不选用的理由 NH4NO3 受热分解，会发生爆炸，不安全 (NH4)2SO4 与Ca(OH)2反应时生成CaSO4，反应物呈块状，不利于NH3逸出，且反应后试管难清洗 (NH4)2CO3 受热分解会产生CO2，使收集到的NH3不纯 ②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且加热时对玻璃仪器腐蚀性较强。 3．实验装置 （1）制取装置：固－固反应加热装置（同制O2） ①发生装置的试管口略向下倾斜； ②加热温度不宜过高，并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。 （2）净化装置——用碱石灰（或固体NaOH、固体CaO）干燥除水 【特别提醒】不能用浓H2SO4、CaCl2干燥，CaCl2与NH3反应：CaCl2+8NH3= CaCl2·8NH3。 （3）收集方法：向下排空气法收集。 收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管应插入接近试管的底部。 （4）验满方法： ①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。　　 ②用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。 （5）尾气处理：多余的氨要吸收掉（可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球），以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有： 4.氨气的简易制法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 氨水具有不稳定性和挥发性，受热易分解。 化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O 将浓氨水滴入固体NaOH中 NaOH溶于水放热，促使氨水分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的生成 将浓氨水滴入固体CaO或碱石灰中 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 【典例3】下列实验能达到实验目的的是 A．制氨气 B．制氨气 C．收集氨气 D．尾气处理 【变式2-1】面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 【变式2-2】天然脑砂含少量，《唐本草》记载脑砂入药可以散瘀消肿。某学习小组设计下列步骤制取，并进行天然脑砂含量的测定。请回答相关问题： 步骤Ⅰ：用氨气与适量氯气反应制取。 （1）装置A中仪器X的名称为______________；若用浓盐酸与反应制取氯气，则该反应的离子方程式为__________________________________________。 （2）要得到干燥纯净的氯气，C的作用是____________________________。 （3）氨气与适量氯气混合反应可生成和一种无污染的气体，利用E装置模拟该反应，氨气应从_______(填“f”或“g”)通入，反应的化学方程式为__________________________________________。 步骤Ⅱ：天然脑砂中含量的测定。 准确称取一定质量脑砂，与足量的氧化铜混合，如图所示进行实验。 已知：。 （4）为完成含量的测定，请完成下列实验步骤：加热前，称量H装置的总质量；当观察到G中不再有气泡冒出时，停止加热，冷却，__________________________________________。 （5）如果不用J装置，测出的含量将______________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 ◆题型03 常见氮肥及其应用 【典例4】下列物质含氮量最高的是 A．硫铵 B．碳铵 C．硝铵 D．尿素 【典例5】含氮量是衡量肥效的指标之一，常见氮肥：(尿素)、和 （1）中含有的化学键包括 。 （2）设计实验检验上述化肥样品混合物中的硫酸根离子 。 （3）写出铵态氮肥保存或施用时注意事项(任写一点) 。 【变式3-1】关于氮肥的说法正确的是 A．尿素属于铵态氮肥 B．植物吸收氮肥属于氮的固定 C．使用碳铵应深施盖土 D．硫铵与石灰混用肥效增强 【变式3-2】人类农业生产离不开氮肥，科学合理使用氮肥，不仅能提高化肥的使用率，而且能够更好地保护环境，回答下列问题： （1）某小组在实验室模拟以NH3为原料，制备少最硝态氮肥，转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去)： ①写出实验室用和消石灰共热制备氨气的化学反应方程式： 。 ②写出NH3发生催化氧化反应生成NO的化学方程式： 。 ③将转化为，列举两种不同类别的化合物M： (写化学式)。 （2）是一种铵态氮肥，需阴凉处保存，原因是 (用化学方程式表示)。 （3）过渡施用氮肥将导致大气中NH3含量增高，加剧雾霾的形成。，是雾霾的成分之一，其形成过程如图所示(转化所需试剂及条件已略去)：    ①X可能是SO3或 。 ②尿素是一种常用有机氮肥，缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3和另外一种气体，该反应的化学方程式为 。 【变式3-3】细菌可以促使铁、氮两种元素进行氧化还原反应，并耦合两种元素的循环。耦合循环中的部分转化如下图所示。 （1）上图所示氮循环中，属于氮的固定的有 (填字母序号)。 a．N2转化为氨态氮 b．硝化过程 c．反硝化过程 （2）氮肥是水体中氨态氮的主要来源之一，氨气是生产氮肥的主要原料，工业合成氨的化学方程式为 。 （3）硝化过程中，含氮物质发生 (填“氧化”或“还原”)反应。 （4）氨态氮与亚硝态氮可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中，当产生0.02 mol 氮气时，转移的电子的物质的量为 mol。 （5）NO是大气污染气体，测定某气体样品中NO含量操作如下：将2L气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NO完全被氧化为。向上述反应后溶液中加入30 mL0.1 mol·L−1FeSO4溶液(过量)，充分反应后，多余Fe2+与3.5 mL、0.1 mol·L−1K2Cr2O7恰好反应。NO被H2O2氧化为的离子方程式是 。上述过程中发生下列反应：3Fe2+++4H+=NO↑+3Fe3++2H2O；+ 6Fe2+ +14H+ =2Cr3+ +6Fe3++7H2O。则气样中NO的含量为 mg /L。(保留计算过程) ◆题型04 氮氧化物的污染与处理 知识积累 1.氮氧化物的危害 （1）光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。 （2）酸雨：NOx排入大气中，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。硝酸型酸雨的形成过程如图： NONO2HNO3 写出图中标号所对应的化学方程式： ①2NO＋O2===2NO2。 ②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 （3）破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 2.预防和控制氮氧化物的污染 （1）为汽车安装尾气净化装置。将NOx转化为中性的、无污染的氮气。净化装置里含有钯(Pd)等金属元素催化剂，尾气通过净化装置后，其中的有害气体NO、CO转化为无害气体，反应的化学方程式如下: 2NO+ 2CON2+ 2CO2 （2）使用以液化天然气(LNG)或高效燃料电池作为动力的新型环保汽车。 （3）题目中常见的NOx尾气处理方法： ①碱液吸收法 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②氨气吸收法： 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O，4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 【典例5】环保意识是重要的公民意识，下列环境问题与氮氧化物无关的是 A．酸雨 B．光化学烟雾 C．温室效应 D．臭氧层空洞 【典例6】汽车尾气净化装置“催化转化器”是防止尾气(含一氧化碳、氮氧化物等气体)污染的有效方法，能使尾气中的一氧化碳和氮氧化物发生反应生成可参与大气生态循环的无毒气体。 （1）汽车尾气中易造成光化学烟雾的物质是_______。 a．氮氧化物 b．二氧化碳 c．一氧化碳 （2）写出催化转化器中，一氧化碳和一氧化氮反应的化学方程式为____________________________。 （3）下列措施中有利于控制城市空气污染的是_______。 a．推广电动汽车 b．加快煤炭开采和使用 c．开发和使用氢能 （4）可利用CH4等气体除去烟气中的氮氧化物，生成物为可参与大气循环的气体，请写出CH4与NO反应的化学方程式_____________________________________。 （5）采用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：2NO2＋2NaOH＝NaNO2＋NaNO3＋H2O。若反应时消耗了10 L 0.1 mol·L－1的NaOH溶液，则反应中转移电子的物质的量_______mol。 【变式4-1】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4-2】利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图： （1）一定条件下，NO与NO2可以生成一种新的氧化物，试写出该反应的化学方程式：___________________。 （2）上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是_________________________；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是________(填化学式)。 （3）该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。 若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致________________________； 若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致_________________________。 （4）生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为__________________。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 含氮化合物的合理利用 ◆题型01 铵盐的物理性质和化学性质 ◆题型02 氨气的实验室制备 ◆题型03 常见氮肥及其应用 ◆题型04 氮氧化物的污染与处理 ◆题型01 铵盐的物理性质和化学性质 知识积累 1．铵盐的物理性质 铵盐都是白色固体，均易溶于水。 2．铵盐的化学性质 （1）受热易分解 NH4ClNH3↑＋HCl；NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑ （2）与碱溶液反应 NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O 3．NH的检验 向铵盐溶液中加入强碱溶液，加热，产生无色气体，用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝色。 （2）实验探究 实验装置 铵盐溶液 NH4Cl溶液 NH4NO3溶液 (NH4)2SO4溶液 现象 试管中有气泡产生，试纸变蓝 结论 __铵盐与强碱反应生成氨气__，离子方程式为__NH＋OH－NH3↑＋H2O__ 应用 ①检验铵根离子的存在 ②__制取氨__ 【典例1】关于铵盐的叙述：①绝大多数铵盐易溶于水；②铵盐中氮元素均为-3价；③铵盐受热易分解；④铵盐都只能跟碱反应，不能跟酸反应；⑤铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合施用。其中正确的是 A．①②③④⑤ B．③④⑤ C．①③⑤ D．①②④ 【答案】C 【解析】①绝大数铵盐易溶于水，故①正确； ②铵盐中氮元素不一定都是－3价，如NH4NO3，氮元素化合价为－3、＋5价，故②错误； ③铵盐不稳定，受热易分解，故③正确； ④铵盐都能与碱反应，部分铵盐也能与酸反应，如NH4HCO3、(NH4)2CO3等弱酸铵盐，故④错误； ⑤铵态氮肥不能与草木灰混合使用，发生双水解反应，造成N元素的损失，故⑤正确； 综上所述，①③⑤正确，即选项C正确； 答案为C。 【典例2】检验铵盐的方法是将待检物取出少量放入试管中，然后 A．加热，将红色石蕊试纸放在试管口检验 B．加水溶解，用红色石蕊试纸检验溶液的酸碱性 C．加入碱溶液，加热，再滴入酚酞溶液 D．加入氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验 【答案】D 【解析】利用铵盐与强碱溶液共热反应生成氨气及氨气的性质检验，将NaOH溶液加到该物质中，加热后产生的气体若能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，就可以确定该物质中含铵盐，故 D项正确。 【变式1-1】用酒精灯给装有少量下列固体的试管加热，试管底部固体能完全消失的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A． 受热分解得到锰酸钾、二氧化锰和氧气，因此试管里面有固体剩余，A不符合； B． 受热分解得到碳酸钠、水和二氧化碳，因此试管里面有固体剩余，B不符合； C． 受热分解生成氨气和氯化氢气体、氨气和氯化氢气体又结合生成氯化按固体析出在试管壁上、因此试管底部无固体剩余，C符合； D． 受热分解生成氧化钙和二氧化碳，因此试管里面有固体剩余，A不符合； 答案选C。 【变式1-2】只用一种试剂就能将NH4Cl、(NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4，四种溶液区别，这种试剂是 A．NaOH溶液 B．AgNO3溶液 C．Ba(OH)2溶液 D．BaCl2溶液 【答案】C 【解析】A．氢氧化钠溶液能与NH4Cl溶液或(NH4)2SO4溶液产生有刺激气味的气体，现象相同，且与NaCl溶液或Na2SO4溶液不反应，则无法鉴别四种溶液，故A错误； B．AgNO3溶液与这四种溶液混合均会产生白色沉淀，现象相同，无法鉴别，故B错误； C．氢氧化钡溶液与(NH4)2SO4溶液混合能产生白色沉淀和有刺激性气味的气体，与NH4Cl溶液混合产生有刺激性气味的气体，与NaCl溶液混合无现象，与Na2SO4溶液混合能产生白色沉淀，能鉴别四种溶液，故C正确； D．氯化钡溶液能与(NH4)2SO4溶液及Na2SO4溶液均产生白色沉淀，现象相同，无法鉴别，故D错误； 故答案为C。 【变式1-3】下列说法正确的是 A．所有铵盐均易溶于水 B．铵盐中的N不一定均呈-3价 C．铵盐作氮肥时，与生石灰混用的效果更好 D．检验铵盐中含有NH的操作是：取少量某盐放入试管中，加入稀氢氧化钠溶液，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 【答案】B 【解析】A．大部分铵盐都是易溶于水的，但也有少数铵盐是难溶于水的，如重铀酸铵，故A错误；B．铵盐中的N不一定均呈-3价，如硝酸铵中的N即有+5价也有-3价，故B正确；C．铵盐作氮肥时，与生石灰混用，会产生氨气，减少氮元素吸收，效果更差，故C错误；D．检验铵盐中含有NH操作时，放入试管中是浓的氢氧化钠溶液，故D错误；答案B。 【变式1-4】碳酸氢铵()性质不稳定，受热易分解为、(强烈刺激性气味的气体)和，可用作食品膨松剂，其水溶液呈碱性。请回答下列问题： 已知：。 （1）属于 (填“酸”“碱”或“盐”)，其在水中的电离方程式为 。充分加热，发生反应的化学方程式为 ，最终生成 。也是一种常见的食品膨松剂，与相比，作食品膨松剂的不足之处为 。 （2）菜农有时会将碳酸氢铵放在蔬菜大棚内，并将碳酸氢铵置于高处，加入稀盐酸，再将大棚密封，发生反应的离子方程式为 。生成的可促进植物光合作用，增加蔬菜产量，将碳酸氢铵与稀盐酸置于大棚高处反应的原因可能是 。 （3）与足量的NaOH溶液共热会有生成，该反应的离子方程式为___________(填标号)。 A． B． C． D． 【答案】（1）盐 44 会产生强烈刺激性气味的氨气，从而给食品带来不良风味 （2） 密度比空气大 （3）D 【解析】（1）由铵根阳离子和酸根构成，属于盐，其在水中的电离方程式为，受热分解产生二氧化碳、氨气和水，化学方程式为：，的物质的量为=1mol，生成1mol，质量为1mol×44g/mol=44g，与相比，作食品膨松剂的不足之处为会产生强烈刺激性气味的氨气，从而给食品带来不良风味。 （2）碳酸氢铵加入稀盐酸反应生成二氧化碳和水，离子方程式为：，生成的可促进植物光合作用，增加蔬菜产量，将碳酸氢铵与稀盐酸置于大棚高处反应的原因可能是密度比空气大。 （3）与足量的NaOH溶液共热，铵根和碳酸氢根都可以和氢氧根反应，会有和Na2CO3生成，离子方程式为：。 ◆题型02 氨气的实验室制备 知识积累 1．反应原理：利用复分解反应强碱制弱碱 实验室用固体氯化铵和氢氧化钙制取氨气：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 2.药品的选择： ①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3，原因如下： 铵盐 不选用的理由 NH4NO3 受热分解，会发生爆炸，不安全 (NH4)2SO4 与Ca(OH)2反应时生成CaSO4，反应物呈块状，不利于NH3逸出，且反应后试管难清洗 (NH4)2CO3 受热分解会产生CO2，使收集到的NH3不纯 ②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且加热时对玻璃仪器腐蚀性较强。 3．实验装置 （1）制取装置：固－固反应加热装置（同制O2） ①发生装置的试管口略向下倾斜； ②加热温度不宜过高，并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。 （2）净化装置——用碱石灰（或固体NaOH、固体CaO）干燥除水 【特别提醒】不能用浓H2SO4、CaCl2干燥，CaCl2与NH3反应：CaCl2+8NH3= CaCl2·8NH3。 （3）收集方法：向下排空气法收集。 收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管应插入接近试管的底部。 （4）验满方法： ①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。　　 ②用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。 （5）尾气处理：多余的氨要吸收掉（可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球），以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有： 4.氨气的简易制法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 氨水具有不稳定性和挥发性，受热易分解。 化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O 将浓氨水滴入固体NaOH中 NaOH溶于水放热，促使氨水分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的生成 将浓氨水滴入固体CaO或碱石灰中 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 【典例3】下列实验能达到实验目的的是 A．制氨气 B．制氨气 C．收集氨气 D．尾气处理 【答案】B 【解析】A．氯化铵加热分解生成氨气和HCl，在试管口化合生成氯化铵，不能制备氨气，应选铵盐与碱加热制备，故A错误； B．浓氨水与CaO混合后放热，使氨气逸出，图中固液反应装置可制备氨气，故B正确； C．氨气的密度比空气密度小，应采用向下排空气法收集，导管短进长出可收集氨气，故C错误； D．氨气极易溶于水，应该防倒吸，漏斗不能插入到液面以下，故D错误； 故选B。 【变式2-1】面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 【答案】A 【解析】①氯化铵固体受热分解生成氯化氢和氨气，氯化氢和氨气在试管口遇冷生成氯化铵，则题给装置不能制得氨气，故错误；②浓氨水与氧化钙反应生成氢氧化钙、氨气和水，则题给装置能制得氨气，故正确；③氢氧化钙固体与氯化铵固体共热反应生成氯化钙、氨气和水，实验时，为防止生成的水倒流导致试管受热不均炸裂，试管口应略向下倾斜，故错误；④浓氨水不稳定，受热易分解生成氨气和水，则题给装置能制得氨气，故正确；①③错误，故选A。 【变式2-2】天然脑砂含少量，《唐本草》记载脑砂入药可以散瘀消肿。某学习小组设计下列步骤制取，并进行天然脑砂含量的测定。请回答相关问题： 步骤Ⅰ：用氨气与适量氯气反应制取。 （1）装置A中仪器X的名称为______________；若用浓盐酸与反应制取氯气，则该反应的离子方程式为__________________________________________。 （2）要得到干燥纯净的氯气，C的作用是____________________________。 （3）氨气与适量氯气混合反应可生成和一种无污染的气体，利用E装置模拟该反应，氨气应从_______(填“f”或“g”)通入，反应的化学方程式为__________________________________________。 步骤Ⅱ：天然脑砂中含量的测定。 准确称取一定质量脑砂，与足量的氧化铜混合，如图所示进行实验。 已知：。 （4）为完成含量的测定，请完成下列实验步骤：加热前，称量H装置的总质量；当观察到G中不再有气泡冒出时，停止加热，冷却，__________________________________________。 （5）如果不用J装置，测出的含量将______________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 【答案】（1） 圆底烧瓶     （2）除去氯气中的氯化氢气体 （3） f     （4）称量H装置的总质量 （5）偏高 【解析】A中浓盐酸与加热制备氯气， C中盛放饱和食盐水除氯气中的氯化氢，用B中的浓硫酸干燥氯气，为使氨气和氯气充分混合，由f管向E中通入氨气、由g管向E中通入氯气，氨气和氯气在E中反应生成氯化铵和氮气。 （1）根据装置图，装置A中仪器X的名称为圆底烧瓶；浓盐酸与加热生成氯化锰、氯气、水，该反应的离子方程式为。 （2）浓盐酸与反应制取的氯气中含有杂质氯化氢，要得到干燥纯净的氯气，需要除去氯气中的氯化氢，C中盛饱和食盐水，作用是除去氯气中的氯化氢气体； （3）氨气与适量氯气混合反应可生成和一种无污染的气体，根据元素守恒，该气体是氮气，反应方程式为；氯气的密度大于氨气，为使氯气和氨气充分混合，氨气应从f通入； （4）碱石灰吸收反应生成的氯化氢，H反应前后的质量差即反应生成氯化氢的质量，从而计算出的含量，所以实验步骤为：加热前，称量H装置的总质量；当观察到G中不再有气泡冒出时，停止加热，冷却，称量H装置的总质量。 （5）如果不用J装置，H可能吸收空气中的二氧化碳、水，使计算出的氯化氢质量偏大，测出的含量将偏高。 ◆题型03 常见氮肥及其应用 【典例4】下列物质含氮量最高的是 A．硫铵 B．碳铵 C．硝铵 D．尿素 【答案】D 【解析】硫铵为(NH4)2SO4，碳铵为NH4HCO3，硝铵为NH4NO3，尿素为CO(NH2)2，将碳铵改写为(NH4)2(HCO3)2，则四种物质分子式中均含有2个N原子，相对分子质量越小，氮元素含量越高，相对分子质量：(NH4)2(HCO3)2＞(NH4)2SO4＞NH4NO3＞CO(NH2)2，故CO(NH2)2的含氮量最高； 故答案为D。 【典例5】含氮量是衡量肥效的指标之一，常见氮肥：(尿素)、和 （1）中含有的化学键包括 。 （2）设计实验检验上述化肥样品混合物中的硫酸根离子 。 （3）写出铵态氮肥保存或施用时注意事项(任写一点) 。 【答案】（1）离子键和共价键 （2）取化肥样品溶于水，加入足量稀盐酸后，无沉淀，再加入氯化钡，若产生白色沉淀，证明固体样品中含有硫酸根 （3）保存：避光避热；施用：不与碱性物质一同使用，深施盖土 【解析】（1）NH4NO3中铵根离子和硝酸根离子含有离子键，铵根内部N和H原子、硝酸根内部N和O原子存在共价键，故答案为：离子键和共价键； （2）检验硫酸根离子的实验方案为取化肥样品溶于水，加入足量稀盐酸后，无沉淀，再加入氯化钡，若产生白色沉淀，证明固体样品中含有硫酸根离子，故答案为：取化肥样品溶于水，加入足量稀盐酸后，无沉淀，再加入氯化钡，若产生白色沉淀，证明固体样品中含有硫酸根离子； （3）铵盐受热易分解，且能与碱反应放出氨气，所以铵态氮肥保存或施用时注意事项为，保存：避光避热；施用：不与碱性物质一同使用，深施盖土，故答案为：保存：避光避热；施用：不与碱性物质一同使用，深施盖土。 【变式3-1】关于氮肥的说法正确的是 A．尿素属于铵态氮肥 B．植物吸收氮肥属于氮的固定 C．使用碳铵应深施盖土 D．硫铵与石灰混用肥效增强 【答案】C 【解析】A. 尿素属于中不存在铵根，是共价化合物，不是铵态氮肥，A错误；B. 游离态的氮元素转化为化合态的过程是氮的固定，因此植物吸收氮肥不属于氮的固定，B错误；C. 碳铵受热易分解，因此使用碳铵应深施盖土，C正确；D. 硫铵与石灰混用会生成硫酸钙和一水合氨，肥效会降低，D错误，答案选C。 【变式3-2】人类农业生产离不开氮肥，科学合理使用氮肥，不仅能提高化肥的使用率，而且能够更好地保护环境，回答下列问题： （1）某小组在实验室模拟以NH3为原料，制备少最硝态氮肥，转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去)： ①写出实验室用和消石灰共热制备氨气的化学反应方程式： 。 ②写出NH3发生催化氧化反应生成NO的化学方程式： 。 ③将转化为，列举两种不同类别的化合物M： (写化学式)。 （2）是一种铵态氮肥，需阴凉处保存，原因是 (用化学方程式表示)。 （3）过渡施用氮肥将导致大气中NH3含量增高，加剧雾霾的形成。，是雾霾的成分之一，其形成过程如图所示(转化所需试剂及条件已略去)：    ①X可能是SO3或 。 ②尿素是一种常用有机氮肥，缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3和另外一种气体，该反应的化学方程式为 。 【答案】（1） 、 （2） （3） 【分析】氨气和氧气催化反应生成一氧化氮，一氧化氮和氧气生成二氧化氮，二氧化氮和水生成硝酸，硝酸和氢氧化钙或碳酸钙生成硝酸钙； 二氧化硫和氧气在一定条件下生成三氧化硫，三氧化硫和水生成硫酸，硫酸和氨气生成硫酸铵；二氧化硫和水反应生成亚硫酸，亚硫酸可以被氧气氧化为硫酸； 【解析】（1）①实验室用和消石灰共热反应生成氨气和水、氯化钙，化学反应方程式：。 ②NH3发生催化氧化和氧气反应生成NO和水，化学方程式：。 ③将为强酸，能和氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙反应转化为故化合物M为、或CaO； （2）碳酸氢铵在温度较高的情况下，可以分解生成氨气、二氧化碳、水；故反应的方程式为：； （3）①由分析可知，二氧化硫经过两步反应生成硫酸，最终生成硫酸铵，故X可以是SO3或H2SO3； ②尿素缓慢与发生非氧化还原反应释放出，根据质量守恒可知，生成另一种气体为CO2，故反应的方程式为：。 【变式3-3】细菌可以促使铁、氮两种元素进行氧化还原反应，并耦合两种元素的循环。耦合循环中的部分转化如下图所示。 （1）上图所示氮循环中，属于氮的固定的有 (填字母序号)。 a．N2转化为氨态氮 b．硝化过程 c．反硝化过程 （2）氮肥是水体中氨态氮的主要来源之一，氨气是生产氮肥的主要原料，工业合成氨的化学方程式为 。 （3）硝化过程中，含氮物质发生 (填“氧化”或“还原”)反应。 （4）氨态氮与亚硝态氮可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中，当产生0.02 mol 氮气时，转移的电子的物质的量为 mol。 （5）NO是大气污染气体，测定某气体样品中NO含量操作如下：将2L气样通入适量酸化的H2O2溶液中，使NO完全被氧化为。向上述反应后溶液中加入30 mL0.1 mol·L−1FeSO4溶液(过量)，充分反应后，多余Fe2+与3.5 mL、0.1 mol·L−1K2Cr2O7恰好反应。NO被H2O2氧化为的离子方程式是 。上述过程中发生下列反应：3Fe2+++4H+=NO↑+3Fe3++2H2O；+ 6Fe2+ +14H+ =2Cr3+ +6Fe3++7H2O。则气样中NO的含量为 mg /L。(保留计算过程) 【答案】（1）a （2）N2＋3H22NH3 （3）氧化 （4）0.06 （5）2NO+3H2O2＝2+2H+ +2H2O 4.5mg/L 【分析】硝酸根被还原可转化为氮气，也可以与亚硝酸根相互转化，亚硝酸根被还原也可以转化为氮气，亚硝酸根与铵根离子反应可转化为氮气，铵根离子和铁离子反应可转化为氮气，N2也可转化为氨态氮，土壤中Fe2+、Fe3+可相互转化，据此解答。 【解析】（1）将游离态的氮转化为化合态的氮称为氮的固定，则N2转化为氨态氮属于氮的固定，故答案为a； （2）工业上氮气和氢气化合生成氨气，反应的方程式为：N2＋3H22NH3； （3）硝化过程中，含氮物质中N元素化合价由低价态转化为高价态，失去电子发生氧化反应，故答案为：氧化； （4）在氨氧化细菌的作用下，与可以转化为氮气，发生反应为：+N2↑+2H2O，生成1molN2转移3mol电子，据此计算当产生0.02mol氮气时，转移的电子的物质的量为0.06mol； （5）NO被H2O2氧化为的离子方程式是：2NO+3H2O2=+2H+ +2H2O；消耗K2Cr2O7的物质的量是3.5×10－4mol，根据方程式可知，多余的亚铁离子的物质的量是6×3.5×10－4mol，因此与硝酸根反应的亚铁离子物质的量为3.0×10－3mol－6×3.5×10－4mol=9×10－4mol，则消耗硝酸根离子的物质的量是3.0×10－4mol，则气样中NO的含量为mg/L＝4.5 mg/L。 ◆题型04 氮氧化物的污染与处理 知识积累 1.氮氧化物的危害 （1）光化学烟雾：NOx在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化学反应，产生了一种有毒的烟雾。 （2）酸雨：NOx排入大气中，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。硝酸型酸雨的形成过程如图： NONO2HNO3 写出图中标号所对应的化学方程式： ①2NO＋O2===2NO2。 ②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 （3）破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减少，导致地面紫外线辐射量增加。 2.预防和控制氮氧化物的污染 （1）为汽车安装尾气净化装置。将NOx转化为中性的、无污染的氮气。净化装置里含有钯(Pd)等金属元素催化剂，尾气通过净化装置后，其中的有害气体NO、CO转化为无害气体，反应的化学方程式如下: 2NO+ 2CON2+ 2CO2 （2）使用以液化天然气(LNG)或高效燃料电池作为动力的新型环保汽车。 （3）题目中常见的NOx尾气处理方法： ①碱液吸收法 NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ②氨气吸收法： 在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O，4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 【典例5】环保意识是重要的公民意识，下列环境问题与氮氧化物无关的是 A．酸雨 B．光化学烟雾 C．温室效应 D．臭氧层空洞 【答案】C 【解析】酸雨、光化学烟雾、臭氧层空洞与氮氧化物有关，温室效应与二氧化碳或甲烷有关，故C符合题意。 综上所述，答案为C。 【典例6】汽车尾气净化装置“催化转化器”是防止尾气(含一氧化碳、氮氧化物等气体)污染的有效方法，能使尾气中的一氧化碳和氮氧化物发生反应生成可参与大气生态循环的无毒气体。 （1）汽车尾气中易造成光化学烟雾的物质是_______。 a．氮氧化物 b．二氧化碳 c．一氧化碳 （2）写出催化转化器中，一氧化碳和一氧化氮反应的化学方程式为____________________________。 （3）下列措施中有利于控制城市空气污染的是_______。 a．推广电动汽车 b．加快煤炭开采和使用 c．开发和使用氢能 （4）可利用CH4等气体除去烟气中的氮氧化物，生成物为可参与大气循环的气体，请写出CH4与NO反应的化学方程式_____________________________________。 （5）采用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下：2NO2＋2NaOH＝NaNO2＋NaNO3＋H2O。若反应时消耗了10 L 0.1 mol·L－1的NaOH溶液，则反应中转移电子的物质的量_______mol。 【答案】（1）a （2）2NO＋2CON2＋2CO2 （3）ac （4）CH4＋4NO＝CO2＋2H2O＋2N2 （5）0.5 【解析】（1）汽车尾气中含有的氮的氧化物如NO、NO2造成大气的污染会产生光化学烟雾，因此选a；（2）在催化转化器中，一氧化碳和一氧化氮反应产生CO2、N2，该反应的化学方程式为：2NO＋2CON2＋2CO2；（3）a项，推广电动汽车能够减少SO2、NO、NO2等污染物的产生，因此有助于控制城市空气污染，符合题意；b项，加快煤炭开采和使用会产生SO2等污染物，不利于保护环境，不符合题意；c项，开发和使用氢能，由于H2燃烧产生H2O，无污染物的产生，而且H2O又是制取H2的原料，因此既满足了人类对能量的需求，也保护了环境，符合题意；故合理选项是ac；（4）CH4与NO反应产生CO2、N2、H2O，根据电子守恒、原子守恒可知反应的化学方程式为：CH4＋4NO＝CO2＋2H2O＋2N2；（5）10 L 0.1 mol·L－1的NaOH溶液中含有NaOH的物质的量n(NaOH)＝0.1 mol·L－1×10 L＝1 mol，根据方程式可知：存在关系式：2NO2＋2NaOH＝NaNO2＋NaNO3＋H2O，转移的电子的物质的量等于氢氧化钠物质的量的二分之一，反应中转移电子的物质的量0.5 mol。 【变式4-1】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4-2】利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图： （1）一定条件下，NO与NO2可以生成一种新的氧化物，试写出该反应的化学方程式：___________________。 （2）上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是_________________________；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是________(填化学式)。 （3）该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1∶1。 若n(NO)∶n(NO2)>1∶1，则会导致________________________； 若n(NO)∶n(NO2)<1∶1，则会导致_________________________。 （4）生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为__________________。 【答案】（1）NO＋NO2N2O3 （2）使尾气中的NO、NO2被充分吸收　Ca(OH)2 （3）排放气体中NO含量升高　产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高 （4）3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O 【解析】（1）若NO与NO2反应生成新的氧化物，必然是NO中N的化合价升高被氧化，NO2中N的化合价降低被还原，生成的新的氧化物中N的化合价应该介于＋2和＋4之间，为＋3价，据此写出反应的化学方程式：NO＋NO2N2O3。 （2）气体上升液体下降，这样气液接触充分，使尾气被充分吸收；分析加入的原料及生成物，只有Ca(OH)2微溶于水，所以滤渣的主要成分为Ca(OH)2。 （3）当n(NO)>n(NO2)时，NO过剩；当n(NO)<n(NO2)时，NO2过剩，剩余NO2会与Ca(OH)2反应生成Ca(NO3)2。 （4）依据化合价升降守恒，NO生成NO时氮元素化合价降低，则反应中NO中氮元素的化合价也有升高，可能生成NO或NO2，但在水溶液中NO2会与水反应生成NO，所以最终产物为NO，据此写出离子方程式：3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$