内容正文:
专题06 含氮化合物的合理使用
◆考点01 铵盐的性质
物理性质
都是白色晶体,都易溶于水
化学性质
不稳定性
NH4ClNH3↑+HCl↑(不可制备氨气) NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
与碱反应
稀溶液不加热:NH+OH-=NH3·H2O(没有氨气生成)
浓溶液或加热:NH+OH-NH3↑+H2O(有氨气生成)
NH的检验
待测液加入较浓的NaOH溶液,加热,试管口放湿润的红色石蕊试纸,若试纸蓝色,则溶液中含有NH
◆考点02 氨气的实验室制法
1.实验室制备
原理
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
制备与收集
干燥
用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物),不能用浓硫酸、无水CaCl2和P2O5干燥
用途
液氨汽化吸收热量,可用作制冷剂
NH3是一种重要的化工原料,可用来制硝态氮肥、铵态氮肥、尿素等
2.氨气的简易制法
方法
将浓氨水滴入固体碱性物质(如:CaO粉末、NaOH固体、碱石灰)
加热浓氨水
装置图
原理
NH3·H2O+CaO=NH3↑+Ca(OH)2
NH3·H2ONH3↑+H2O
说明
浓氨水中存在平衡NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-,加入固态碱性物质(如CaO粉末或NaOH固体或碱石灰),使平衡逆向移动,同时反应放热,促进NH3·H2O的分解
【易错提醒】
1.氨气实验室制法应注意的问题
(1)净化装置:通常用碱石灰干燥氨气,不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。
(2)收集方法:向下排空气法收集,试管口塞一团疏松的棉花团,目的是防止氨气与空气形成对流,以收集到较纯净的氨气。
(3)尾气处理:多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸,常采用的装置如图所示:
◆考点03 常见氮肥及其使用
1.常见氮肥及其使用注意事项
氮肥
注意事项
铵态
氮肥
低温保存,深施盖土,避免受热;不可以跟碱性物质(如草木灰等)混合使用
硝态
氮肥
NO不易被以带负电荷为主的土壤胶粒所吸附,在潮湿的土壤中流动性大,容易被植物吸收。但土壤湿度大时,易发生反硝化作用导致硝态氮肥流失
尿素
在农作物需肥前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
2.氮肥的科学施用
(1)根据各种氮肥特性加以区别对待。碳酸氢铵和氨水易挥发损失,宜作基肥深施;硝态氮肥在土壤中移动性强、肥效快,可作旱田的良好追肥;一般水田作追肥可用铵态氮肥或尿素。
(2)要将氮肥深施。氮肥深施可以减少肥料的直接挥发、随水流失、硝化脱氮等方面的损失。深层施肥还有利于根系发育,使根系深扎,扩大营养面积。
(3)合理配施其他肥料。氮肥与有机肥配合施用对作物高产、稳产及降低成本具有重要作用。
◆考点04 氮氧化物的无害化处理
污染
类型
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
酸雨:NOx排入大气中后,最终与水反应生成HNO3型酸雨
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
处理
汽车尾气NOx(NO、NO2)经催化处理生成无污染的N2。硝酸工业尾气是用氢氧化钠溶液处理生成有用的工业产品硝酸盐和亚硝酸盐。
1.美好生活离不开化学。下列人类活动运用的化学原理正确的是
选项
人类活动
化学原理
A
常温下用铝罐盛放浓硫酸
浓硫酸使铝表面形成致密的氧化膜
B
液氨作制冷剂
溶于水吸收大量的热
C
在医疗上作“钡餐”
不溶于水
D
可用作氮肥
受热易分解
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【解析】A.浓硫酸具有强氧化性,常温下能使铝表面形成致密的氧化膜,阻止内部金属继续和酸反应,可用铝罐盛放浓硫酸,故A正确;
B.NH3易液化,汽化时吸收大量热,有制冷作用,液氨可作制冷剂,与NH3溶于水吸收大量的热无关,故B错误;
C.BaSO4不能与胃酸反应,无毒、且不易被X射线透过,医疗上可作“钡餐”,与BaSO4不溶于水无关,故C错误;
D.NH4HCO3含有N元素,可作肥料,与NH4HCO3受热易分解无关,故D错误;
答案选A。
2.有关铵盐的性质正确的是
A.都能与酸反应 B.受热时分解,都有产生
C.与碱共热时不一定产生氨气 D.铵态氮肥不能跟碱性肥料草木灰同时施用
【答案】D
【分析】铵盐都是易溶于水的白色晶体,铵盐都能与碱反应生成氨气,铵盐不稳定都能加热分解,但不一定有氨气产生,如NH4NO3N2O↑+2H2O,据此分析解答。
【解析】A.铵盐都可以跟碱反应,不一定能与酸反应,例如硝酸铵不能与酸反应,A错误;
B.铵盐不稳定都能加热分解,但不一定有氨气产生,如 NH4NO3N2O↑+2H2O,B错误;
C.铵盐都能与碱共热反应生成氨气,C错误;
D.草木灰水解呈碱性,与铵盐发生反应产生氨气,故铵态氮肥不能跟碱性肥料草木灰同时施用,D正确;
故合理选项是D。
3.下列叙述中正确的是
①铵态氮肥不可与草木灰共用
②NH3和HCl反应会产生大量白雾
③利用氨气极易溶于水,氨气可做喷泉实验
④所有的氮氧化物均为酸性氧化物
⑤铵盐受热分解一定都会产生氨气
⑥可用淀粉-KI试纸鉴别红棕色的Br2蒸气和NO2气体
A.①③ B.①②③ C.①②③④ D.①②③④⑤⑥
【答案】A
【解析】①铵盐与碱反应放出氨气,铵态氮肥不可与草木灰共用,故①正确;
②NH3和HCl反应生成氯化铵,会产生大量白烟,故②错误;
③氨气极易溶于水,氨气可做喷泉实验,故③正确;
④NO、NO2不是酸性氧化物,故④错误;
⑤多数铵盐受热分解产生氨气,有些铵盐分解不放氨气,如硝酸铵分解可能不放氨气,故⑤错误;
⑥Br2、NO2都能把KI氧化为I2,不能用淀粉-KI试纸鉴别红棕色的Br2蒸气和NO2气体,故⑥错误;
正确的是①③,选A。
4.下列实验操作、现象和结论均正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
向某溶液中加入溶液
将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸无明显变化
该溶液中不含
B
向蔗糖中加入浓硫酸,将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液
蔗糖膨胀变黑。酸性高锰酸钾溶液褪色
浓硫酸具有脱水性和强氧化性
C
将通入溶液中,产生白色沉淀
反应生成了
D
将分别通入品红溶液中,品红溶液都褪色
均有漂白性且
漂白原理相同
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.铵盐和氢氧化钠溶液加热产生氨气,故不能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,A错误;
B.蔗糖中加入浓硫酸,蔗糖变黑说明浓硫酸的脱水性,酸性高锰酸钾褪色,说明产生了二氧化硫气体,说明脱水生成的碳和浓硫酸反应生成了二氧化硫,表现了浓硫酸的强氧化性,B正确;
C.二氧化硫与氯化钡无法发生反应,C错误;
D.二氧化硫因具有漂白性,使品红褪色,氯气溶于水生成次氯酸,具有强氧化性,使品红褪色,D错误;
故选B。
5.目前,汽车尾气系统中均安装了催化转化器,反应原理如图所示。下列说法错误的是
A.NO是一种无色气体,不溶于水
B.NO转化为N2属于氮的固定
C.CO在该过程中发生氧化反应
D.该催化转化器的使用可以减少汽车尾气污染
【答案】B
【解析】A.NO确实是一种无色且不溶于水的气体,A正确;
B.氮的固定是将游离态的氮(即氮气)转化为含氮化合物,图中汽车尾气中的CO和NO在催化剂作用下反应生成CO2和N2,不属于氮的固定,B错误;
C.CO在该过程中转化为CO2,碳元素的化合价由+2价升至+4价,CO被氧化,发生氧化反应,C正确;
D.催化转化器将有害的CO和NO转化为无害的CO2和N2,有利于减少汽车尾气污染,D正确;
故选B。
6.如图是含氮化合物及单质的“类别-价态”二维图,结合二维图及氧化还原反应原理的基本规律,下列相关分析或预测错误的是
A.和在一定条件下均能反应,可用氨气处理氮氧化物
B.和通入水的化学方程式:
C.硝酸用于清洗粘有银的试管,因为银可以置换出稀硝酸中的
D.可能被氧化生成氮气
【答案】C
【解析】A.NO、NO2都能与NH3在一定条件下发生归中反应生成N2和H2O:6NO+4NH35N2+6H2O、6NO2+8NH37N2+12H2O,可用NH3处理氮氧化物,A项正确;
B.NO中N为+2价,NO2中N为+4价,NO和NO2通入水中可发生反应的化学方程式为NO+NO2+H2O=2HNO2,B项正确;
C.在金属活动性顺序表中Ag处于H的后面,Ag不能置换出稀硝酸中的H+,稀硝酸与Ag反应生成AgNO3、NO和H2O,C项错误;
D.NH3中N为-3价,HNO2中N为+3价,两者可发生归中反应生成N2:NH3+HNO2=N2↑+2H2O,D项正确;
答案选C。
7.下列有关酸雨的说法不正确的是
A.酸雨有危害,使土壤、湖泊酸化,会加速建筑物、桥梁等的腐蚀
B.NO2或SO2都会导致酸雨的形成
C.pH<5.6的雨水是酸雨
D.工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
【答案】D
【解析】A.酸雨呈酸性,它可能对植物,水生动物、土壤、湖泊产生有害影响,能造成桥梁等钢结构的腐蚀以及石材建筑物和雕像的风化,故A不符合题意;
B.NO2或SO2的过度排放是形成酸雨的主要原因,故B不符合题意;
C.酸雨主要由化石燃料燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物等酸性气体溶于水形成的,酸雨pH值小于5.6的降水,故C不符合题意;
D.工业废水任意排放引起江河湖泊的污染,而酸雨是由于SO2、NO2过度排放引起的,故D符合题意;
故选D。
8.三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法错误的是
A.催化剂参加储存和还原过程
B.以上转化过程中,发生氧化反应,发生还原反应
C.每生成,还原过程转移
D.三效催化剂能有效净化汽车尾气中的有害物质
【答案】C
【解析】A.BaO为催化剂,在NOx、O2、BaO转化为Ba(NO3)2的过程中,BaO参与储存N元素,还原过程生成的氧化钡、氮气、水和二氧化碳,A正确;
B.NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2的过程中,N元素化合价升高被氧化,发生氧化反应,中N元素由+5价变为0价被还原,发生还原反应,B正确;
C.还原过程中N元素由+5价变为0价被还原,每生成1molN2,还原过程转移10mole-,C错误;
D.整个过程中,CO、CxHy、NOx转化成CO2、H2O、N2,说明三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种有害成分的净化,D正确;
答案选C。
9.工业上常采用NaOH溶液吸收工业尾气中的NO和NO2,其原理如下。
反应:NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;
反应:2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O。
NaOH溶液浓度越大黏稠度越高。控制其他条件不变,将NO和NO2体积比为1∶1、2∶1的混合气体分别通过体积相同、浓度不同的NaOH溶液后,氮氧化物吸收率变化如图所示。下列说法不正确的是
A.曲线表示体积比为1∶1的混合气体吸收率的变化
B.当NaOH浓度高于1.25 mol·L-1时,吸收率下降的原因可能是NaOH黏稠度过高,不利于氮氧化物的吸收
C.向体积比为2∶1的NO和NO2混合气体中通入少量O2,可提高氮氧化物的吸收率
D.将1 mol NO和3 mol NO2混合气体通入足量NaOH溶液完全吸收,所得溶液中=2
【答案】D
【解析】A.根据反应I和反应II可知,体积比为1∶1时的吸收率远大于体积比为2∶1的,故曲线I表示体积比为1∶1的混合气体吸收率的变化,A正确;
B.当NaOH浓度高于1.25 mol·L-1时,吸收率下降的原因可能是NaOH黏稠度过高,不利于氮氧化物的吸收,B正确;
C.向体积比为2∶1的NO和NO2混合气体中通入少量O2,O2可以将NO氧化为NO2,可提高氮氧化物的吸收率,C正确;
D.将1 mol NO和3 mol NO2混合气体通入足量NaOH溶液中完全吸收,所得溶液中=3,D错误。
10.过量排放含高浓度和的氨氮废水,对环境造成很大影响,工业脱氮方法主要有吹脱法、氧化法等,某氮肥厂处理氨氮废水的方案如图所示。
下列选项中说法不正确的是
A.调节池加入溶液的目的是将转化为,有利于废水中氮元素的降低
B.氧化池中与发生反应的离子方程式为
C.排放池中用活性炭去除水中残余的氯,这是利用活性炭的吸附性。
D.反硝化池是在一定条件下向废水中加入有机物甲醇(),与共同作用转化为、而排放,理论上反应生成的与的物质的量之比为3:5
【答案】D
【分析】由题干工艺流程图可知,“吹脱法”是将氨氮废水加入NaOH溶液后产生的NH3用热空气将其吹出,而“氧化法”则是用NaClO或Cl2将氨氮废水中的N元素氧化为N2后排出,处理后的废水排入排放池,用活性炭吸附多余的氯,两种方法得到的低浓度氨氮废水进入硝化池中,用硝化细菌将其转化为硝酸盐或亚硝酸盐,然后进入反硝化池中用有机物进行反硝化即将硝酸盐或亚硝酸盐还原为N2,最后达到的废水排入河流,据此分析解题。
【解析】A.在pH调节池中加入NaOH溶液,OH-与反应生成,即。在吹出塔中,热空气能将分解产生的NH3吹出,从而降低废水中氮元素的含量,A正确;
B.“氧化池”中将氧化为N2,自身被还原为,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,反应的离子方程式为,B正确;
C.活性炭具有疏松多孔的结构,有很强的吸附性,能吸附水中残余的氯,从而除去水中残余的氯,C正确;
D.在反硝化池中,与反应转化为、。中C元素化合价从-2升高到+4,中N元素化合价从+5降低到0。根据得失电子守恒,,设,则,生成的物质的量为,生成的物质的量为,所以生成的与的物质的量之比为,D错误;
故选D。
11.氮氧化物对环境和人类健康有重要影响,其排放会导致光化学烟雾和酸雨等环境问题,因此,控制和减少氮氧化物的排放是环境保护的重要措施之一。如右图为科研人员探究消除氮氧化物的反应机理,下列说法错误的是
A.整个过程中作催化剂,参与反应历程
B.过程Ⅰ中发生的化学反应为
C.过程Ⅱ中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1
D.消除过程中,和的总物质的量不变
【答案】C
【分析】根据反应机理图可得过程Ⅰ的反应方程式为:;过程Ⅱ的反应方程式为:,由此可知作催化剂,据此分析回答问题;
【解析】A.根据分析,整个过程中先参加反应后又生成,故是催化剂,A正确;
B.过程Ⅰ中的反应物为、NO,产物为、、,对应的化学反应为,B正确;
C.过程Ⅱ的化学反应为,Ni元素化合价降低,是氧化剂,O元素化合价升高,是还原剂,还原剂与氧化剂的物质的量之比为1:1,C错误;
D.消除过程中,总反应为NO分解为和,和的总物质的量不变,D正确;
故答案为:C。
12.下列装置用于实验室中制取氨气并干燥的实验,装置正确且能达到实验目的的是
A.用装置甲制备氨气 B.用装置乙干燥氨气
C.用装置丙收集氨气 D.用装置丁吸收多余的氨气
【答案】C
【解析】A.NH4Cl受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又会生成NH4Cl,不能用于制备氨气,故A不能达到目的;
B.氨气可以和硫酸反应,不能用浓硫酸干燥氨气,故B不能达到目的;
C.氨气的密度比空气小,要使用向下排空气方法收集,导气管应伸入到烧瓶底部,同时烧瓶口放一团棉花防止氨气与空气形成对流,故C能达到目的;
D.苯的密度比水的密度小,在上层,氨气直接通入到水中,会发生倒吸,则图中装置不能吸收多余的氨气,故D不能达到目的;
答案选C。
13.含氮废水包括氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等,通常将其转化为氮气或生物质来去除。其中厌氧氨氧化脱氨的机理如图所示:
下列说法错误的是
A.O2的氧化性强于
B.反应I中和反应Ⅱ中的个数比为时,氮的脱除效果最好
C.反应Ⅱ中,若生成一个N2则转移3个电子
D.若氧气过量,则可能被氧化成
【答案】B
【解析】A.在氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,在Ⅰ中发生的反应为:2+3O2=2+2H2O+4H+,氧气作氧化剂,为氧化产物,氧气的氧化性强于 ,A正确;
B.在反应Ⅱ中发生的反应为:+=N2↑+2H2O,结合反应Ⅰ可知,反应Ⅰ中和反应Ⅱ中的个数比为1:1时,氮的脱除效果最好,可完全转化为氮气,B错误;
C.反应Ⅱ的离子方程式为+=N2↑+2H2O,生成一个 N2 转移3个电子,C正确;
D.若氧气过量,厌氧氨氧化菌活性降低,部分可能会被氧化成 而保留在溶液中,D正确;
故答案为:B。
14.已知土壤胶体粒子带负电荷,能吸附土壤中的正离子,有利于有些植物对正离子的吸收。土壤中施用含氮量相等的下列化肥(以为例,溶于水得到的是和),从化学式分析其中肥效最低的是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由化学式可知,四种铵盐中硝酸铵的含氮量最大,则含氮量相等的四种铵盐中硝酸铵的铵根离子物质的量最小,由土壤胶体粒子带负电荷,能吸附土壤中的正离子,有利于有些植物对正离子的吸收可知,肥效最低的是硝酸铵,故选D。
15.氮氧化物和造成大气污染的主要原因之一,消除氮氧化物有多种方法。
(1)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:
①氮氧化物带来的污染有 (回答一点即可)。
②用Fe做催化剂时,在氨气足量的情况下,不同对应的脱氮率如图所示,脱氮效果最佳的 = 。
(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上述工艺中滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是 (填化学式)。
②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 。
(3)用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和,其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 。
【答案】(1) 光化学烟雾或酸雨或破坏臭氧层 1∶1
(2) Ca(OH)2 3+2H+=+2NO↑+H2O
(3) 3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2NO+5H+ 溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强
【解析】(1)①氮氧化物(NO、NO2)是大气污染物,氮氧化物带来的污染有光化学烟雾或酸雨或破坏臭氧层。故答案为:光化学烟雾或酸雨或破坏臭氧层;
②用Fe做催化剂时,在氨气足量的情况下,根据图像可知,脱氮效果最佳的 =1∶1。故答案为:1∶1;
(2)①该工艺中可采用尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋,这样就能增大NO、NO2与Ca(OH)2的接触面积,使尾气中的NO、NO2被充分吸收;滤渣可循环用于吸收尾气,可推出滤渣的主要成分是Ca(OH)2。故答案为:Ca(OH)2;
②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,Ca(NO2)2中N的化合价为+3,生成的NO中N的化合价为+2,根据氧化还原反应规律,可推知有+5价的N生成,应为,根据得失电子守恒配平和NO的化学计量数,再根据电荷守恒,确定反应物还有H+,其反应的离子方程式为3+2H+=+2NO↑+H2O。故答案为:3+2H+=+2NO↑+H2O;
(3)①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和,根据电子得失守恒和电荷守恒,结合质量守恒,其离子方程式为3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2NO+5H+。故答案为:3HClO+2NO+H2O=3Cl-+2NO+5H+;
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强。故答案为:溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强。
16.阅读下列材料并回答问题。
(1)常见的大气污染分为一次污染和二次污染。二次污染指的是排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物作用下发生变化,或与环境中的其他物质发生反应生成新的污染物,如,二氧化氮就是二次污染物。
①无色的气体遇到空气,可观察到的现象是 。
②在、、、四种物质中,不会导致二次污染的是 。
(2)汽车尾气(含一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等)是城市空气的污染源之一,治理方法之一是在汽车的排气管上安装“催化转化器”。
①汽车尾气中易造成光化学烟雾的物质是 。
②汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物在“催化转化器”的作用下发生反应,生成可参与大气生态循环的无毒气体。该无毒气体为 (填化学式)。
③请提出有利于控制城市空气污染源的具体措施: 。
(3)氨气亦可用来处理氮氧化物。例如,氨气与二氧化氮发生如下反应:。
①实验室常用湿润的 (填“红色”或“蓝色”)石蕊试纸来检验氨气。
②上述反应中每生成7,共有 mol电子发生转移。
③写出用处理时发生反应的化学方程式: 。
【答案】(1) 气体颜色变为红棕色 CO
(2) NO等氮氧化物 N2和CO2 开发新能源、使用电动车、植树造林等
(3) 红色 24
【解析】(1)①无色的气体遇到空气,NO被氧气氧化为NO2,则现象为气体颜色变为红棕色;
②SO2转化为三氧化硫,与水反应生成硫酸,会加重酸雨的形成,导致二次污染物;NO能够和氧气反应生成新的污染物二氧化氮,导致二次污染物;NO2与水反应生成硝酸和NO,硝酸会造成酸雨,所以NO2会导致二次污染物;CO虽然能够转化为CO2,但CO2不是污染物,所以CO不会导致二次污染,综上所述不会导致二次污染的是CO;
(2)①光化学烟雾是由氮的氧化物排放引起,汽车尾气含有大量NO等氮氧化物,能引起光化学烟雾;
②根据题意可知一氧化碳与一氧化氮生成参与大气生态循环的N2和CO2,
③有利于控制城市空气污染源的具体措施有:开发新能源、使用电动车、植树造林等;
(3)①为了观察更明显的现象,实验室常用湿润的红色石蕊试纸来检验氨气;
②反应中氨气中的N的化合价由-3价升高到0价,二氧化氮中的N化合价由+4价降低到0价,故每生成7molN2转移24mol电子;
③用处理时发生反应的化学方程式为。
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专题06 含氮化合物的合理使用
◆考点01 铵盐的性质
物理性质
都是白色晶体,都易溶于水
化学性质
不稳定性
NH4ClNH3↑+HCl↑(不可制备氨气) NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
与碱反应
稀溶液不加热:NH+OH-=NH3·H2O(没有氨气生成)
浓溶液或加热:NH+OH-NH3↑+H2O(有氨气生成)
NH的检验
待测液加入较浓的NaOH溶液,加热,试管口放湿润的红色石蕊试纸,若试纸蓝色,则溶液中含有NH
◆考点02 氨气的实验室制法
1.实验室制备
原理
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
制备与收集
干燥
用碱石灰(NaOH和CaO固体的混合物),不能用浓硫酸、无水CaCl2和P2O5干燥
用途
液氨汽化吸收热量,可用作制冷剂
NH3是一种重要的化工原料,可用来制硝态氮肥、铵态氮肥、尿素等
2.氨气的简易制法
方法
将浓氨水滴入固体碱性物质(如:CaO粉末、NaOH固体、碱石灰)
加热浓氨水
装置图
原理
NH3·H2O+CaO=NH3↑+Ca(OH)2
NH3·H2ONH3↑+H2O
说明
浓氨水中存在平衡NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-,加入固态碱性物质(如CaO粉末或NaOH固体或碱石灰),使平衡逆向移动,同时反应放热,促进NH3·H2O的分解
【易错提醒】
1.氨气实验室制法应注意的问题
(1)净化装置:通常用碱石灰干燥氨气,不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。
(2)收集方法:向下排空气法收集,试管口塞一团疏松的棉花团,目的是防止氨气与空气形成对流,以收集到较纯净的氨气。
(3)尾气处理:多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸,常采用的装置如图所示:
◆考点03 常见氮肥及其使用
1.常见氮肥及其使用注意事项
氮肥
注意事项
铵态
氮肥
低温保存,深施盖土,避免受热;不可以跟碱性物质(如草木灰等)混合使用
硝态
氮肥
NO不易被以带负电荷为主的土壤胶粒所吸附,在潮湿的土壤中流动性大,容易被植物吸收。但土壤湿度大时,易发生反硝化作用导致硝态氮肥流失
尿素
在农作物需肥前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
2.氮肥的科学施用
(1)根据各种氮肥特性加以区别对待。碳酸氢铵和氨水易挥发损失,宜作基肥深施;硝态氮肥在土壤中移动性强、肥效快,可作旱田的良好追肥;一般水田作追肥可用铵态氮肥或尿素。
(2)要将氮肥深施。氮肥深施可以减少肥料的直接挥发、随水流失、硝化脱氮等方面的损失。深层施肥还有利于根系发育,使根系深扎,扩大营养面积。
(3)合理配施其他肥料。氮肥与有机肥配合施用对作物高产、稳产及降低成本具有重要作用。
◆考点04 氮氧化物的无害化处理
污染
类型
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
酸雨:NOx排入大气中后,最终与水反应生成HNO3型酸雨
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
处理
汽车尾气NOx(NO、NO2)经催化处理生成无污染的N2。硝酸工业尾气是用氢氧化钠溶液处理生成有用的工业产品硝酸盐和亚硝酸盐。
1.美好生活离不开化学。下列人类活动运用的化学原理正确的是
选项
人类活动
化学原理
A
常温下用铝罐盛放浓硫酸
浓硫酸使铝表面形成致密的氧化膜
B
液氨作制冷剂
溶于水吸收大量的热
C
在医疗上作“钡餐”
不溶于水
D
可用作氮肥
受热易分解
A.A B.B C.C D.D
2.有关铵盐的性质正确的是
A.都能与酸反应 B.受热时分解,都有产生
C.与碱共热时不一定产生氨气 D.铵态氮肥不能跟碱性肥料草木灰同时施用
3.下列叙述中正确的是
①铵态氮肥不可与草木灰共用
②NH3和HCl反应会产生大量白雾
③利用氨气极易溶于水,氨气可做喷泉实验
④所有的氮氧化物均为酸性氧化物
⑤铵盐受热分解一定都会产生氨气
⑥可用淀粉-KI试纸鉴别红棕色的Br2蒸气和NO2气体
A.①③ B.①②③ C.①②③④ D.①②③④⑤⑥
4.下列实验操作、现象和结论均正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
向某溶液中加入溶液
将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸无明显变化
该溶液中不含
B
向蔗糖中加入浓硫酸,将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液
蔗糖膨胀变黑。酸性高锰酸钾溶液褪色
浓硫酸具有脱水性和强氧化性
C
将通入溶液中,产生白色沉淀
反应生成了
D
将分别通入品红溶液中,品红溶液都褪色
均有漂白性且
漂白原理相同
A.A B.B C.C D.D
5.目前,汽车尾气系统中均安装了催化转化器,反应原理如图所示。下列说法错误的是
A.NO是一种无色气体,不溶于水
B.NO转化为N2属于氮的固定
C.CO在该过程中发生氧化反应
D.该催化转化器的使用可以减少汽车尾气污染
6.如图是含氮化合物及单质的“类别-价态”二维图,结合二维图及氧化还原反应原理的基本规律,下列相关分析或预测错误的是
A.和在一定条件下均能反应,可用氨气处理氮氧化物
B.和通入水的化学方程式:
C.硝酸用于清洗粘有银的试管,因为银可以置换出稀硝酸中的
D.可能被氧化生成氮气
7.下列有关酸雨的说法不正确的是
A.酸雨有危害,使土壤、湖泊酸化,会加速建筑物、桥梁等的腐蚀
B.NO2或SO2都会导致酸雨的形成
C.pH<5.6的雨水是酸雨
D.工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
8.三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法错误的是
A.催化剂参加储存和还原过程
B.以上转化过程中,发生氧化反应,发生还原反应
C.每生成,还原过程转移
D.三效催化剂能有效净化汽车尾气中的有害物质
9.工业上常采用NaOH溶液吸收工业尾气中的NO和NO2,其原理如下。
反应:NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;
反应:2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O。
NaOH溶液浓度越大黏稠度越高。控制其他条件不变,将NO和NO2体积比为1∶1、2∶1的混合气体分别通过体积相同、浓度不同的NaOH溶液后,氮氧化物吸收率变化如图所示。下列说法不正确的是
A.曲线表示体积比为1∶1的混合气体吸收率的变化
B.当NaOH浓度高于1.25 mol·L-1时,吸收率下降的原因可能是NaOH黏稠度过高,不利于氮氧化物的吸收
C.向体积比为2∶1的NO和NO2混合气体中通入少量O2,可提高氮氧化物的吸收率
D.将1 mol NO和3 mol NO2混合气体通入足量NaOH溶液完全吸收,所得溶液中=2
10.过量排放含高浓度和的氨氮废水,对环境造成很大影响,工业脱氮方法主要有吹脱法、氧化法等,某氮肥厂处理氨氮废水的方案如图所示。
下列选项中说法不正确的是
A.调节池加入溶液的目的是将转化为,有利于废水中氮元素的降低
B.氧化池中与发生反应的离子方程式为
C.排放池中用活性炭去除水中残余的氯,这是利用活性炭的吸附性。
D.反硝化池是在一定条件下向废水中加入有机物甲醇(),与共同作用转化为、而排放,理论上反应生成的与的物质的量之比为3:5
11.氮氧化物对环境和人类健康有重要影响,其排放会导致光化学烟雾和酸雨等环境问题,因此,控制和减少氮氧化物的排放是环境保护的重要措施之一。如右图为科研人员探究消除氮氧化物的反应机理,下列说法错误的是
A.整个过程中作催化剂,参与反应历程
B.过程Ⅰ中发生的化学反应为
C.过程Ⅱ中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1
D.消除过程中,和的总物质的量不变
12.下列装置用于实验室中制取氨气并干燥的实验,装置正确且能达到实验目的的是
A.用装置甲制备氨气 B.用装置乙干燥氨气
C.用装置丙收集氨气 D.用装置丁吸收多余的氨气
13.含氮废水包括氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等,通常将其转化为氮气或生物质来去除。其中厌氧氨氧化脱氨的机理如图所示:
下列说法错误的是
A.O2的氧化性强于
B.反应I中和反应Ⅱ中的个数比为时,氮的脱除效果最好
C.反应Ⅱ中,若生成一个N2则转移3个电子
D.若氧气过量,则可能被氧化成
14.已知土壤胶体粒子带负电荷,能吸附土壤中的正离子,有利于有些植物对正离子的吸收。土壤中施用含氮量相等的下列化肥(以为例,溶于水得到的是和),从化学式分析其中肥效最低的是
A. B. C. D.
15.氮氧化物和造成大气污染的主要原因之一,消除氮氧化物有多种方法。
(1)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:
①氮氧化物带来的污染有 (回答一点即可)。
②用Fe做催化剂时,在氨气足量的情况下,不同对应的脱氮率如图所示,脱氮效果最佳的 = 。
(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上述工艺中滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是 (填化学式)。
②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 。
(3)用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和,其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 。
16.阅读下列材料并回答问题。
(1)常见的大气污染分为一次污染和二次污染。二次污染指的是排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物作用下发生变化,或与环境中的其他物质发生反应生成新的污染物,如,二氧化氮就是二次污染物。
①无色的气体遇到空气,可观察到的现象是 。
②在、、、四种物质中,不会导致二次污染的是 。
(2)汽车尾气(含一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等)是城市空气的污染源之一,治理方法之一是在汽车的排气管上安装“催化转化器”。
①汽车尾气中易造成光化学烟雾的物质是 。
②汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物在“催化转化器”的作用下发生反应,生成可参与大气生态循环的无毒气体。该无毒气体为 (填化学式)。
③请提出有利于控制城市空气污染源的具体措施: 。
(3)氨气亦可用来处理氮氧化物。例如,氨气与二氧化氮发生如下反应:。
①实验室常用湿润的 (填“红色”或“蓝色”)石蕊试纸来检验氨气。
②上述反应中每生成7,共有 mol电子发生转移。
③写出用处理时发生反应的化学方程式: 。
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