专题04 氮与社会可持续发展（考题猜想）（7大题型）-2024-2025学年高一化学下学期期中考点大串讲（苏教版2019必修第二册）

专题04 氮与社会可持续发展 题型一 氮的固定及合成氨 题型二 氮氧化物的性质 题型三 硝酸的性质及有关计算 题型四 铵盐及铵根离子的检验 题型五 氨气的性质及制备 题型六 氮氧化物的无害化处理 题型七 氮及其化合物的相互转化 ◆题型一 氮的固定及合成氨 解题要点 游离态→化合态 (1)豆科植物根部的根瘤菌把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。 (2)在放电条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物，这些氮的氧化物随降水进入土壤和水体。 (3)合成氨工厂、汽车发动机将一部分氮气转化为化合态的氮 【例1-1】氮循环是生物圈内的基本循环之一，自然界的氮循环如图所示： (1)上述过程中属于固氮作用的是_______。 A．过程① B．过程② C．过程③ D．过程④ (2)人工固氮的化学方程式是 。 (3)过程⑤称为 。 A．硝化作用     B．反硝化作用 (4)关于N2分子，有关说法错误的是_______。 A．N2分子中含有共价键 B．N2分子的结构式可表示为 C．氮气液化时，N2分子间平均距离变小 D．氮气液化，可通过增加压强或降低温度 【答案】(1)AB (2) (3)B (4)B 【解析】（1）氮的固定是指氮元素从游离态转化为化合态，结合图中所示信息可知，过程①过程②均是固氮作用，故选AB。 （2）人工固氮反应为氮气和氢气高温高压催化反应生成氨气，化学方程式是； （3）过程⑤硝酸根离子转化为氮气，称为反硝化作用，故选B。 （4）A．N2分子中两个氮原子形成共价键，A正确； B．N2分子中存在氮氮叁键，结构式可表示为，B错误； C．氮气液化时，从气态变为液态，N2分子间平均距离变小，C正确； D．增大压强或降低温度，能减小分子之间的距离，氮气液化可通过增加压强或降低温度实现，D正确； 故选B。 【变式1-1】最新“人工固氮”的研究报道：常温常压、光照条件下，在催化剂表面能与水发生反应： 。(填化学方程式)，与合成氨工业相比，新研究的固氮方法的优点为 。(任写一点) 【答案】 反应条件节能 【解析】常温常压、光照条件下，在催化剂表面能与水发生反应合成氨，结合质量守恒还会生成氧气，反应为：，与合成氨工业相比，新研究的固氮方法的优点为反应条件温和，无需高温高压，节能。 【变式1-2】阅读短文，回答问题。 氨气()是重要的无机化工产品之一，工业合成是人类科学技术领域的重大突破，它使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展。在电子工业中，可用于半导体制造过程中的清洗、制备氮化硅(SiN)等半导体材料。还可用于制备硝酸，在灼热催化剂的作用下，被氧化成NO，然后NO继续与反应生成，通入水制备硝酸，进一步制得氮肥。还可以和在一定温度和压强下合成尿素。 1909年，德国化学家哈伯以和为原料，在高温、高压和铁触媒作催化剂的条件下合成获得成功，但是，合成过程能耗大、产生污染，且产率低。 2023年，中国科研团队通过将N₂氧化重整制备NO，再通过NO电催化还原合金作催化剂)合成取得新进展，合金催化剂在更广泛的电压范围内对合成具有较好的选择性，是一种更绿色、更经济的合成氨策略。 (1)和合成尿素属于 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)关于的叙述正确的是 (填序号)。 a．具有还原性 b．制硝酸的过程中的物质转化为如下所示： (3)依据以上短文，判断下列说法是否正确(填“是”或“否”)。 ①可用于制备氮化硅(SiN)等半导体材料。 ②工业合成使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面。 ③哈伯以和为原料合成的过程能耗大、产生污染，且产率低。 (4)中国科研团队合成的优点有 。 【答案】(1)化学 (2)ab (3) 是 是 是 (4)更绿色、更经济(答案合理给分) 【解析】（1）和合成尿素产生了新物质，属于化学变化； （2）a．中N为-3价，处于最低价态，有还原性，a项正确； b．发生催化氧化反应，生成的NO与O2发生反应，溶于水生成，b项正确； 答案选ab； （3）①半导体材料为Si，由短文第一段中“在电子工业中，可用于半导体制造过程中的清洗、制备氮化硅(SiN)等半导体材料。”可知可用于制备氮化硅(SiN)等半导体材料是正确的，选择“是”； ②根据短文第一段中“氨气()是重要的无机化工产品之一，工业合成是人类科学技术领域的重大突破，它使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展。”可知，工业合成使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面是正确的，选择“是”； ③短文中第二段中“1909年，德国化学家哈伯以和为原料，在高温、高压和铁触媒作催化剂的条件下合成获得成功，但是，合成过程能耗大、产生污染，且产率低。”可知哈伯以和为原料合成的过程能耗大、产生污染，且产率低是正确的，选择“是”； （4）由短文最后一段中“2023年，中国科研团队通过将N2氧化重整制备NO，再通过NO电催化还原(合金作催化剂)合成取得新进展，合金催化剂在更广泛的电压范围内对合成具有较好的选择性，是一种更绿色、更经济的合成氨策略。”可知，中国科研团队合成的优点是更绿色，更经济。 ◆题型二 氮氧化物的性质 解题要点 注意：①氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总是大于46。 ②验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。 ③NO能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。 【例2-1】下图为氮及其化合物的类别与化合价对应的关系图。 (1)实验室制取氨气，化学方程式是 。 (2)完成下列化学方程式：体现元素的还原性： a．汽车尾气中产生：。 b．氨的催化氧化： 。 (3)易溶于水。标准状况下将体积为的试管充满后倒扣在水中，见下图。 ①溶于水的化学方程式是 。 ②为了消除的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该反应的化学方程式是 。 (4)写出除掉中的离子方程式 。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【解析】（1）实验室通过氯化铵和氢氧化钙共热制取氨气，化学方程式为。 （2）氨气与氧气在催化剂、加热条件下生成一氧化氮和水，化学方程式为。 （3）二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮，化学方程式为；二氧化氮与氨气在催化剂作用下生成氮气和水，化学方程式为。 （4）氧化铁溶于酸而不溶于碱，二氧化硅溶于碱而不溶于除HF以外的酸，因此可以使用NaOH溶液除掉中，离子方程式为。 【变式2-1】一氧化氮和二氧化氮是主要的大气污染物，必须处理后才能排放。 (1)将一定量和一氧化氮一起通入水中只生成硝酸，该反应的化学方程式是 。 (2)已知氨气恰好能将含一氧化氮和二氧化氮的混合气体完全转化为氮气，则混合气体中一氧化氮和二氧化氮的体积比为 。 (3)研究不同温度下经酸化处理的溶液对一氧化氮脱除率的影响，结果如图所示。在60~80℃时，一氧化氮脱除率下降的原因是 。 【答案】(1) (2)1：3 (3)次氯酸不稳定，升高温度使次氯酸分解速率加快 【解析】（1）将一定量O3和一氧化氮一起通入水中只生成硝酸，是化合反应，反应方程式为：O3+2NO+H2O═2HNO3； （2）设混合气体中NO的物质的量为x mol，NO2的物质的量为y mol，根据混合气体的物质的量的和为6mol，则有x+y=6；在与NH3反应时，NO和NO2得电子，而NH3失电子，最后都转化为0价的N2，根据得失电子数守恒可有：2x+4y=7×3，将两式联立即可解得x=1.5，y=4.5，则有x：y=1.5：4.5=1：3； （3）一氧化氮脱出率下降的原因是经酸化处理的溶液中含有大量的次氯酸，次氯酸不稳定，升高温度使次氯酸分解速率加快。 【变式2-2】工业烟道气中含有氮氧化合物，可用多种方法除去。 (1)分子筛法 常用的分子筛一一丝光沸石对有较高的吸附能力，用氧化物的形式表示该物质的化学式为 。 (2)氧化法 ， ①与互为 ； ②除去中混有的少量的方法是 ； ③对应的水化物的化学式是 。 (3)处理法 ①实验室制备的化学方程式为 ； ②反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (4)还原法 与在一定条件下的密闭容器中能发生反应。改变下列选项条件，能使化学反应速率加快的是_____(填字母)。 A．升高温度 B．增大容器体积 C．加入催化剂 D．增加NO的浓度 【答案】(1) (2) 同素异形体 先通过盛有水的洗气瓶，然后再通过盛有浓硫酸的洗气瓶 (3) 3：2 (4)ACD 【解析】（1）硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序是：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以用氧化物形式表示为：； （2）①同素异形体是指同一元素的不同单质，与互为同素异形体； ②利用NO不溶于水，不与水反应，而二氧化氮与水反应产生NO，NO中会混有水蒸气，则除去中混有的少量NO2的方法是：先通过盛有水的洗气瓶，然后再通过盛有浓硫酸的洗气瓶； ③对应的水化物的化学式是； （3）①实验室制备的化学方程式为：； ②反应中，中N元素化合价升高，因此是还原剂，NO中N元素的化合价降低，因此NO是氧化剂，因此氧化剂与还原剂的物质的量之比为：6:4，即3:2。 （4）A．升高温度，同时加快正逆反应的速率，故A符合题意； B．增大容器体积，浓度减小，因此正逆反应的速率减小，故B不符合题意； C．加入催化剂，同时加快正逆反应的速率，故C符合题意； D．增加NO的浓度，加快正逆反应的速率，故D符合题意； 故答案选：ACD。 ◆题型三 硝酸的性质及有关计算 解题要点 解金属与硝酸反应计算题的一般方法 【例3-1】装置Ⅰ和装置Ⅱ是有关硝酸和铜反应的实验装置示意图。 (1)若用装置Ⅰ进行铜与浓硝酸反应的实验，最大的缺点是 。若用装置Ⅰ来证明铜与稀硝酸反应生成气体，其最大缺点是不能与浓硝酸跟铜反应形成鲜明对照，简述原因： 。 (2)若用装置Ⅱ进行适当操作，即可克服上述缺点，还能使上述两反应在同一试管中先后连续进行，实验步骤如下。 步骤一：组装好装置并 后，加入浓硝酸铜片接近酸液，塞紧胶塞。 步骤二： 操作使反应发生。当导管口有少量红棕色气体逸出时， 操作使反应停止。同时将导管插入水中。稍后能观察到水沿导管倒吸至试管中，产生此现象的原因是 。还可能观察到的明显现象是 填标号。 溶液由蓝色变为无色                            红棕色气体变为无色 【答案】(1) 生成的或氮的氧化物扩散到大气中，污染环境 生成的与空气相接触，被氧化成红棕色的气体 (2) 检验气密性 将铜片插入溶液中或向左侧倾斜试管，使铜片浸在浓硝酸中 抽动铜片使其和溶液脱离接触 NO2与水反应，气体体积减小，使导管内压强减小，气压差将水压入试管中 【解析】（1）用装置Ⅰ进行铜与浓硝酸反应的实验，反应会生成二氧化氮，故最大的缺点是生成的或氮的氧化物扩散到大气中，污染环境；若用装置Ⅰ来证明铜与稀硝酸反应生成气体，其最大缺点是不能与浓硝酸跟铜反应形成鲜明对照，简述原因：生成的与空气相接触，被氧化成红棕色的气体； （2）组装好装置首先要检查气密性，要使反应停止将Cu与HNO3脱离接触；NO2与水反应使试管内压强减小，大气压将水压入试管中； 因此，步骤一：组装好装置并检验气密性后，加入浓硝酸铜片接近酸液，塞紧胶塞； 步骤二：将铜片插入溶液中或向左侧倾斜试管，使铜片浸在浓硝酸中使反应发生。当导管口有少量红棕色气体逸出时，抽动铜片使其和溶液脱离接触使反应停止。同时将导管插入水中。稍后能观察到水沿导管倒吸至试管中，产生此现象的原因是NO2与水反应，气体体积减小，使导管内压强减小，气压差将水压入试管中。还可能观察到的明显现象是红棕色气体变为无色；答案选b。 【变式3-1】探究稀硝酸与变价金属铁的反应情况。 (1)少量的与足量稀硝酸反应，被氧化成还是？写出反应的化学方程式 。 (2)足量的与一定量的稀反应，元素以形式存在还是以形式存在？写出反应的化学方程式 。 【答案】(1)过量时，铁被氧化成，化学方程式为 (2)过量时，元素以形式存在，化学方程式为 【解析】（1）少量的铁与足量稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，反应的化学方程式为，故答案为：过量时，铁被氧化成，化学方程式为； （2）足量的铁与一定量的稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮，和水，反应的化学方程式为，故答案为：过量时，元素以形式存在，化学方程式为。 【变式3-2】简要回答下列问题。 (1)为测定空气中SO2的含量，某课外小组的同学将空气样品经过管道通入密闭容器中的200mL0.100mol/L的酸性KMnO4溶液。若管道中空气流量为aL/min，经过bmin溶液恰好褪色，假定样品中的SO2可被溶液充分吸收并反应，则该空气样品中SO2的含量为 g/L。 (2)在100mL混合酸中，，，向其中加入2.56g铜粉，微热，待充分反应后，溶液中Cu2+的物质的量浓度为 。 (3)14g铜银合金与一定量某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12L(标准状况下)氧气混合通入水中，恰好全部被水吸收生成硝酸，则合金中铜的质量是 g。 (4)在标准状况下，将NO2、NO、O2混合气充满一圆底烧瓶，倒置水中，进行喷泉实验，最后无气体剩余，若所得产物不扩散，则所得溶液的物质的量浓度c的数值大小范围为 。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【解析】（1）酸性KMnO4与SO2反应：，KMnO4物质的量为0.200L×0.100mol/L=0.02mol，反应中消耗的SO2为0.02mol×=0.050mol ，SO2质量为0.05mol×64g/mol=3.2g ，空气总体积为abL ，故含量为 。 （2）混合酸中H+总浓度：0.4mol/L+0.2mol/L×2=0.8mol/L，总H+物质的量0.8mol/L ×0.1L=0.08mol，反应式：。H+少量，最多反应0.08mol×=0.03molCu，溶液中Cu2+浓度为 =0.3mol/L。 （3）14g铜银合金与一定量某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12L(标准状况下)氧气混合通入水中，恰好全部被水吸收生成硝酸，该过程可以看成Ag、Cu被氧气氧化为Ag+和Cu2+，O2物质的量为=0.05mol，获得电子0.05mol×4=0.20mol，设Cu为x mol，Ag为y mol，则： ，解得 x=0.05mol，Cu质量为 0.05mol×64g/mol=3.2g。 （4）在标准状况下，将NO2、NO、O2混合气充满一圆底烧瓶，倒置水中，进行喷泉实验，最后无气体剩余，混合气体完全反应生成HNO3，总N原子数等于HNO3物质的量。当仅含NO2和O2的比例为4:1时，设含有4LNO2和1LO2，发生反应：2H2O+4NO2+O2=4HNO3，HNO3浓度最大为： ，当仅含NO和O2的比例为4:3时，设含有4LNO和3LO2，发生反应：2H2O+4NO+3O2=4HNO3，HNO3浓度最小为： ，故HNO3浓度范围为 <c<。 ◆题型四 铵盐及铵根离子的检验 解题要点 N的检验 【例4-1】铵盐(NH)的检验流程： 、 。 【答案】 石蕊试纸 变蓝 【解析】铵盐与碱溶液在加热条件下放出氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，所以检验铵盐的流程是：加入氢氧化钠溶液、加热，生成的气体与湿润的红色石蕊试纸接触，若试纸变蓝，说明溶液中含有NH。 实验室常用固体铵盐与消石灰混合加热来制取氨。氨气呈碱性，极易溶于水。 【变式4-1】请回答下列问题： (1)氯化铵属于___________。 A．铵态氮肥 B．硝态氮肥 C．有机氨肥 D．复合氮肥 (2)检验NH4Cl中铵根离子的方法为 。 【答案】(1)A (2)取样于试管中，加入NaOH浓溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝，说明有铵根离子 【解析】（1）氯化铵中含有氮元素，属于氮肥，还含有铵根离子，属于铵态氮肥，故答案选A； （2）铵盐和浓碱溶液中共热能生成氨气，因此检验氯化铵中铵根离子的方法：取样于试管中，加入NaOH浓溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，试纸变蓝，说明有铵根离子。 【变式4-2】化肥氯化铵可以补充土壤中的N元素，施用氯化铵时需要注意避免烈日曝晒，因为(写出对应的化学方程式) 。化肥氯化铵不能在下雨天施用，原因是 。 【答案】 在下雨天，土壤会受到很大的水分冲刷，氯化铵极易溶于水，雨天易导致养分化肥随水流失，影响化肥吸收效果 【解析】氯化铵受热易分解生成氯化氢和氨气，发生的反应为：；<>在下雨天，土壤会受到很大的水分冲刷，氯化铵极易溶于水，雨天易导致养分化肥随水流失，影响化肥吸收效果，故不能在下雨天施用。 ◆题型五 氨气的性质及制备 解题要点 (1)制氨时，选用的铵盐及碱都有一定的要求。选铵盐时，不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因它们受热易分解，使产生的NH3中混有较多的杂质气体，另外NH4NO3易爆炸；选碱时，用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH，因NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨气，且在高温下均能腐蚀玻璃。 (2)干燥氨气不能用浓硫酸，也不能用无水CaCl2(8NH3＋CaCl2===CaCl2·8NH3)，通常用碱石灰干燥氨气。 【例5-1】（1）在实验室制取干燥的氨的过程中，所给装置使用合理的是___________。 A．用装置甲制备氨 B．用装置乙除去氨中少量水蒸气 C．用装置丙收集氨 D．用装置丁吸收多余的氨 （2）实验室制取氨的反应中，若有参加反应，则生成的氨气在标准状况下的体积为 。 【答案】（1）D （2）0.896L 【解析】（1）A．用装置甲制备氨气时，为防止水滴倒流，试管口应该略向下倾斜，A错误； B．氨气可以和硫酸反应，不能用浓硫酸干燥氨气，B错误； C．氨气的密度比空气小，要使用向下排空气方法收集，采用短进长出，C错误； D．氨气是大气污染物，最后尾气可根据氨气易溶于水的性质，用水进行吸收，为防止倒吸现象的发生，可以在导气管的末端安装一个干燥管或倒扣的漏斗，这样既可以使氨气被充分吸收，同时也防止倒吸现象的发生，D正确； 答案选D。 （2）的物质的量为0.02mol，根据方程式，可以生成0.04mol氨气，标准状况下体积为0.04mol×22.4L/mol=0.896L。 【变式5-1】 为了在实验室制取干燥的氨气，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示三套实验装置。 (1)写出实验室制氨气的化学方程式： 。 (2)实验装置和所用样品都正确且能得到干燥氨气的是填 (“甲”“乙”或“丙”)。 (3)检验试管里是否收集满氨气的方法是 。 (4)上述装置中肯定收集不到氨气的 (填“甲”“乙”或“丙”)，其原因是 (用化学方程式表示)。 (5)尾气处理时，下列装置不可以用于处理氨气的是_______(填字母)。 A． B． C． D． (6)氨的催化氧化是工业制硝酸的基础反应，写出该反应的化学方程式： 。 【答案】(1) (2)丙 (3)将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，则证明氨气已收集满(或用玻璃棒蘸取浓盐酸放在试管口，若产生白烟，则证明氨气已收集满) (4) 乙 (或) (5)C (6) 【解析】（1）实验室制氨气用与在加热条件下反应生成和，化学方程式为； （2）甲中没有干燥装置，得到的氨气中含有水蒸气；乙中浓硫酸能够与氨气发生反应；丙中碱石灰与氨气不反应，能够干燥氨气，故选丙； （3）与反应生成，可部分电离出，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故可将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验氨气是否已收集满；氨气和氯化氢反应可产生白烟，所以可用玻璃棒蘸取浓盐酸放在试管口，若产生白烟，可证明氨气已收集满； （4）氨气为碱性气体，可与浓硫酸反应，反应的化学方程式为或(氨少量)，故乙装置收集不到氨气； （5）A．由于氨气极易溶于水，所以处理氨气时应防止倒吸，图中的倒置漏斗可防止倒吸，A不符合题意； B．图中氨气没有与水直接接触，可防止倒吸，B符合题意； C．图中导管直接插入水中，不能防倒吸，C符合题意； D．由于氨气极易溶于水，所以处理氨气时应防止倒吸，图中的球形干燥管可防止倒吸，D不符合题意； 故选C。 （6）氨的催化氧化可生成NO和，该反应的化学方程式为。 【变式5-2】实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示： ①实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的药品是 。 ②如图是某学生设计收集氨气的几种装置，其中可行的是 。 【答案】 浓氨水和氧化钙或氢氧化钠固体或碱石灰 Ⅳ 【解析】①C装置适用于固体和液体不加热制气体，制取氨气应选择浓氨水和氧化钙或碱石灰或氢氧化钠固体等；②收集氨气，考虑两方面，氨气易溶于水，排除Ⅲ，氨气密度小于空气，排除Ⅰ（装置为向上排空气） ，装置Ⅱ，气体无法排除，导致压强过大，所以可行的装置只有Ⅳ，氨气应该从短管进（右边进气），答案：浓氨水和氧化钙或氢氧化钠固体或碱石灰、Ⅳ。 ◆题型六 氮氧化物的无害化处理 解题要点 常见的NOx尾气处理方法 (1)碱液吸收法。 2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。 (2)催化转化法。 在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2),NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。 【例6-1】、NO和等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。 (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．白色污染 (2)的处理。是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使分解。与在加热和催化剂作用下生成的化学方程式为 。 (3)NO的氧化吸收。用溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。在酸性溶液中，氧化NO生成和，其离子方程式为 。 (4)NO和的处理。工业上用石灰乳吸收已除去的硝酸尾气(含NO、)，既能净化尾气，又能获得应用广泛的，其部分工艺流程如下： ①等物质的量NO与被吸收，反应的化学方程式为 。上述工艺中采用气—液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从塔顶喷淋)，其目的是 。 ②生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为 。 ③过滤后的滤液经 、 、过滤、洗涤、干燥，得到无水。 【答案】(1)ac (2) (3) (4) NO+NO2 +Ca(OH)2 = Ca(NO2)2+ H2O 使尾气中的、被充分吸收 3NO+2H+ = 2NO+ NO+ H2O 蒸发浓缩 冷却结晶 【解析】（1）氮氧化物能引起硝酸型酸雨，也能导致光化学烟雾，而沙尘暴和气候有关，白色污染和塑料废弃物有关，和氮氧化物无关，故选ac。 （2）与在加热和催化剂作用下生成，氨气中氮元素的化合价升高，氧气中氧元素的化合价降低，根据原子守恒还生成水，根据电子守恒可得到配平的化学方程式为：。 （3）在酸性溶液中，氧化NO生成和，根据电子守恒、电荷守恒和质量守恒配平该反应，其离子方程式为：。 （4）①硝酸工业尾气中的NO和NO2用石灰乳吸收生成Ca(NO2)2，在该反应中NO和NO2的物质的量相等，则恰好生成Ca(NO2)2，反应的化学方程式为：NO+NO2 +Ca(OH)2 = Ca(NO2)2+ H2O。工艺中采用气—液逆流接触吸收，其目的是增大气液接触面积，使尾气中的NO、NO2被充分吸收。 ②在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，氮元素的化合价降低，则同时氮元素的化合价还升高，即发生了歧化反应，其反应的离子方程式为：3+2H+ = 2NO++ H2O。 ③过滤后的滤液为Ca(NO2)2溶液，将其进行蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥，即得到无水Ca(NO2)2。 【变式6-1】含有氮氧化物(NO、NO2)的尾气和含有氨氮(NH3、)的废水需处理后才能排放。 (1)氨氮污水直接排放入河流、湖泊导致的环境问题是 。 (2)SCR(选择性催化还原)技术能有效降低柴油发动机中氮氧化物的排放，工作原理如图所示： 尿素热分解为NH3和CO2，SCR催化反应器中用NH3还原NO2的化学方程式： 。 (3)用NaClO溶液吸收尾气中的NO，可提高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生成时发生反应的离子方程式为 。 ②溶液的初始pH在4~8之间，pH越小，NO转化率越高，其原因是 。 (4)向含氨氮(NH3、)废水中加入NaClO溶液，使氨氮氧化成N2，NaClO的投加量[以m(Cl2)表示]对氨氮去除率的影响，实验结果如图所示。 当m(Cl2)∶m(NH3)≥7.7时，废水中氨氮去除率100%，而总氮去除率缓慢下降，其原因是 。 (5)含的废水可用二硫化亚铁(FeS2)处理，在反硝化细菌的作用下发生以下反应，请将离子方程式补充完整：14+5FeS2+4H+7N2↑+10+ +2H2O。 【答案】(1)水体富营养化 (2)8NH3+6NO27N2+12H2O (3) NaClO溶液的初始pH越小，c(H+)越大，c(HClO)越大，氧化NO的能力越强，NO的转化率越高 (4)次氯酸钠投加量过大，污水中氨氮全部被氧化，部分氨氮氧化为留在溶液中，总氮去除率下降 (5)5Fe2+ 【解析】（1）氨氮污水直接排放入河流、湖泊导致水体富营养化； （2）NH3具有还原性，NO2具有氧化性，由图可知两者发生归中反应生成N2和H2O，反应方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O； （3）①在酸性NaClO溶液中，HClO能氧化NO生成Cl-和N，HClO氧化NO的离子方程式为：； ②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高，其原因是：NaClO溶液的初始pH越小，c(H+)越大，c(HClO)越大，氧化NO的能力越强，NO的转化率越高； （4）当m(Cl2)：m(NH3)≥7.7时，次氯酸钠投加量过大，导致污水中部分氨氮氧化为N，氮元素留在污水中，故污水中总氮去除率缓慢下降； （5）用二硫化亚铁(FeS2)处理，在反硝化细菌作用下，N可实现过程⑥的转化，生成N2和水，二硫化亚铁被氧化为硫酸根，配平得到离子方程式为：14+5FeS2+4H+7N2↑+10+5Fe2++2H2O。 【变式6-1】氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，应对含有氮氧化物的废气进行处理。 (1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下： NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O　① 2NO2＋2NaOH=NaNO2+NaNO3＋H2O　② 在反应①中，氧化剂是 ，还原剂是 ，在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 (2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成N2和CO2，该反应的化学方程式为 。 (3)由反应②判断二氧化氮是否为酸性氧化物 (填“是”或“不是”)，原因是 。 (4)目前有一种治理方法是在一定条件下，用氨气将二氧化氮转化为无污染的物质，请写出该反应的化学方程式： ，该反应中，氧化剂是 ，氧化产物是 ，生成1.4 mol氮气时，转移电子的物质的量为 。 【答案】(1) NO2 NO 1∶1 (2)2NO＋2CON2＋2CO2 (3) 不是 二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生变化 (4) 6NO2＋8NH37N2＋12H2O NO2 N2 4.8 mol 【解析】（1）在反应①中NO2中的氮元素化合价降低，作氧化剂，NO中氮元素的化合价升高，作还原剂；在反应②中NO2既是氧化剂又是还原剂，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶1； （2）根据题目信息可知，CO和NO在催化剂作用下反应生成N2和CO2，反应的化学方程式为：2NO＋2CON2＋2CO2； （3）由反应②判断二氧化氮不是酸性氧化物，其原因是：二氧化氮与碱反应生成两种盐，且氮元素化合价发生变化； （4）氨气和二氧化氮反应生成无污染的物质是氮气和水，反应的化学方程式为：6NO2＋8NH37N2＋12H2O；该反应中，NO2中氮元素的化合价降低，NO2作氧化剂，NH3中氮元素的化合价升高，NH3作还原剂，N2既是氧化产物又是还原产物，生成1.4mol氮气时，有1.2mol NO2参与反应，即1.2mol氮元素从+4价降到0价，则转移电子的物质的量为1.2mol×4=4.8mol。 ◆题型七 氮及其化合物相互转化 解题要点 含氮元素物质之间的转化关系 (1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O (2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。如：6NO＋4NH35N2＋6H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 【例7-1】自然界中的局部氮循环如下图。 (1)上图含氮物质的各步转化中，属于氮的固定的是 (填数字序号)。 (2)NH3是氮循环中的重要物质，工业合成氨反应的化学方程式为 。实验室利用两种固体混合加热合成氨气的化学方程式为 。 (3)某化工厂出现泄漏大量氨水进入循环水系统，使循环水中含氯杀菌剂(有效成分为Cl2)的杀菌效果降低、硝化作用增强，导致循环水的pH发生波动，最终造成设备腐蚀。 ①下列有关氨对循环水影响的说法中，正确的是 (填字母序号)。 a．过量氨进入循环水后，水中和含量会升高 b．过量氨进入循环水后，不会导致水体富营养化 c．循环水pH的波动中，pH的上升与氨水的碱性有关 ②通过检测循环水中的c()可判断循环水的水质是否恶化，c()检测利用的是酸性条件下被氧化为I2，并有无色气体产生，该气体遇空气变红棕色，写出该反应的离子方程式为 。 (4)汽车排出的尾气中也含有氮氧化物，如果直接排放到大气中可能造成光化学烟雾，为避免污染，常给汽车安装三元催化净化装置，氮氧化物和CO在催化剂作用下生成无毒可直接排放的物质。以NO2为例写出净化过程中的总化学方程式： 。 【答案】(1)①② (2) 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑ (3) ac ↑ (4) 【分析】工业上，氮气和氢气高温高压催化剂反应生成氨气，氨气在亚硝化细菌催化下氧化生成亚硝酸盐，继续被氧化为硝酸盐，硝酸盐在反硝化细菌作用下氮气，氮气在植物根瘤菌作用下转变成有机氮，有机氮氨化后转变成氨气。 【解析】（1）将游离态的氮转化为化合态的过程叫氮的固定，①～⑥各步转化中，属于氮的固定的是①②； （2）氮气和氢气高温高压催化剂反应生成氨气，反应的化学方程式为：；实验室制备氨气利用氯化铵固体和氢氧化钙固体在加热下反应生成氨气，化学方程式为； （3）①a．过量氨进入循环水后，水中的微生物将氨氧化成和，导致水中和含量升高，故a正确； b．水环境中存在过量的氨氮会造成溶解氧浓度降低、水体富营养化等多方面的危害，故b错误； c．氨气溶于水形成氨水，呈碱性，会使循环水pH升高，故c正确； 故选ac； ②亚硝酸盐在酸性条件下可将I-氧化为I2，本身的还原产物是NO，离子方程式为：； （4）NO2和CO在催化剂下反应生成无毒可直接排放的物质为：CO2和N2，化学方程式为：。 【变式7-1】氮及其化合物在生活中应用广泛。如图为氮元素的“价-类”二维图。回答下列问题： (1)的电子式为 ；稀硝酸与铝粉发生反应的离子方程式为 。 (2)物质为工业制硝酸的过程，的化学方程式为 ；少量硝酸需保存在棕色试剂瓶中的原因是 。 (3)实验室用氯化铵和亚硝酸钠()制取氮气的反应为，用双线桥表示该反应的电子转移方向和数目： 。 (4)NO、是氮的常见氧化物，大量排放到空气中易形成酸雨，酸雨的pH小于 ；可以把NO、一起通入NaOH溶液中进行处理，得到一种常见的食品添加剂，NO、通入的体积比为 时，两者恰好完全反应转化为。 (5)与作用能同时生成、NO和。工业尾气中的可通过催化氧化为除去，将一定比例的与的混合气体以一定的流速通过装有催化剂的反应管，的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。根据图示信息，生产中较适宜的温度为_______(填字母)。 A．175℃ B．225℃ C．275℃ D．300℃ 【答案】(1) Al+4H++=Al3++2H2O+NO↑ (2) 4NH3+5O24NO+6H2O 硝酸光照会分解 (3) (4) 5.6 1：1 (5)B 【解析】（1） NH3为共价化合物，N与H之间共用1对电子，电子式为；硝酸具有强氧化性，稀硝酸还原产物为NO，Al为还原剂，氧化产物为Al3+，离子方程式为Al+4H++=Al3++2H2O+NO↑； （2）NH3经过催化氧化生成NO，化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O；HNO3在受热或光照条件下易分解，4HNO34NO2↑+2H2O+O2↑，因此HNO3需保存在棕色瓶中，防止光照分解； （3） 反应NH4Cl+NaNO2=NaCl+2H2O+N2↑中NH4Cl的-3价的N被氧化为0价，NaNO2中+3价的N被还原为0价，双线桥可以表示为； （4）酸雨的pH小于5.6；NO、NO2与NaOH反应的方程式为NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，由方程式的化学计量数可知，NO、NO2的物质的量之比为1：1，根据阿伏伽德罗定律，其他条件不变时，物质的量之比等于体积之比，因此NO、NO2的体积之比为1：1； （5）由图象可知，随温度的升高，NH3的转化率在不断升高，225℃之后变化较缓慢，N2的选择性随温度升高而降低，该过程的目的是将NH3转化为N2，因此温度不能过高，综合两个因素考虑，225℃时NH3的转化率较高且N2的选择性也较高，因此选择的温度为225℃，故选B。 【变式7-2】自然界的氮循环如图所示，回答下列问题。        (1)写出氮分子的电子式 。 (2)①、②、③中，属于氮的固定的是 。 (3)雷雨天转化为的流程为 ①NO2转化为HNO3的化学方程式是 。②此反应中，体现的化学性质为     a、氧化性，b、还原性，c、氧化性和还原性。 (4)工业上制硝酸的关键一步便是的催化氧化，的催化氧化反应，化学反应方程式为 。 (5)氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键，海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。有氧时，在硝化细菌作用下，可实现过程④(如图)的转化， 将离子方程式补充完整： 。 【答案】(1) (2)①② (3) c (4) (5)4，6，，5 【解析】（1） 氮分子中2个氮原子形成氮氮三键，其电子式为； （2）氮的固定是指将游离态的氮转化为氮的化合物的过程，①是氮气与氧气反应生成NO、②是氮气与氢气反应生成NH3、③是硝酸根转化为氮气，则属于氮的固定的是①②，③不属于氮的固定； （3）①与反应生成与，其化学方程式是：； ②此反应中，中N元素化合价为+4价，生成的中N元素化合价+5价，生成的中N元素化合价+2价，反应中N元素化合价既有升高也有降低，既是氧化剂也是还原剂，体现的化学性质为氧化性和还原性，故选c； （4）与氧气发生催化氧化反应生成和，反应的化学方程式为：； （5）从图中可看出，过程④中转化生成，根据得失电子守恒，得电子数为，则生成失电子数为，则生成失电子数为，化学计量系数为，根据氮原子守恒化学计量系数为4，根据电荷守恒可知化学计量系数为6，根据H、O原子守恒应补，即离子方程式为：。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 氮与社会可持续发展 题型一 氮的固定及合成氨 题型二 氮氧化物的性质 题型三 硝酸的性质及有关计算 题型四 铵盐及铵根离子的检验 题型五 氨气的性质及制备 题型六 氮氧化物的无害化处理 题型七 氮及其化合物的相互转化 ◆题型一 氮的固定及合成氨 解题要点 游离态→化合态 (1)豆科植物根部的根瘤菌把空气中的氮气转变为硝酸盐等含氮的化合物。 (2)在放电条件下，空气中少量的氮气与氧气化合生成氮的氧化物，这些氮的氧化物随降水进入土壤和水体。 (3)合成氨工厂、汽车发动机将一部分氮气转化为化合态的氮 【例1-1】氮循环是生物圈内的基本循环之一，自然界的氮循环如图所示： (1)上述过程中属于固氮作用的是_______。 A．过程① B．过程② C．过程③ D．过程④ (2)人工固氮的化学方程式是 。 (3)过程⑤称为 。 A．硝化作用     B．反硝化作用 (4)关于N2分子，有关说法错误的是_______。 A．N2分子中含有共价键 B．N2分子的结构式可表示为 C．氮气液化时，N2分子间平均距离变小 D．氮气液化，可通过增加压强或降低温度 【变式1-1】最新“人工固氮”的研究报道：常温常压、光照条件下，在催化剂表面能与水发生反应： 。(填化学方程式)，与合成氨工业相比，新研究的固氮方法的优点为 。(任写一点) 【变式1-2】阅读短文，回答问题。 氨气()是重要的无机化工产品之一，工业合成是人类科学技术领域的重大突破，它使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展。在电子工业中，可用于半导体制造过程中的清洗、制备氮化硅(SiN)等半导体材料。还可用于制备硝酸，在灼热催化剂的作用下，被氧化成NO，然后NO继续与反应生成，通入水制备硝酸，进一步制得氮肥。还可以和在一定温度和压强下合成尿素。 1909年，德国化学家哈伯以和为原料，在高温、高压和铁触媒作催化剂的条件下合成获得成功，但是，合成过程能耗大、产生污染，且产率低。 2023年，中国科研团队通过将N₂氧化重整制备NO，再通过NO电催化还原合金作催化剂)合成取得新进展，合金催化剂在更广泛的电压范围内对合成具有较好的选择性，是一种更绿色、更经济的合成氨策略。 (1)和合成尿素属于 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)关于的叙述正确的是 (填序号)。 a．具有还原性 b．制硝酸的过程中的物质转化为如下所示： (3)依据以上短文，判断下列说法是否正确(填“是”或“否”)。 ①可用于制备氮化硅(SiN)等半导体材料。 ②工业合成使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面。 ③哈伯以和为原料合成的过程能耗大、产生污染，且产率低。 (4)中国科研团队合成的优点有 。 ◆题型二 氮氧化物的性质 解题要点 注意：①氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总是大于46。 ②验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。 ③NO能用排水法收集，不能用排空气法收集；而NO2能用向上排空气法收集，不能用排水法收集。 【例2-1】下图为氮及其化合物的类别与化合价对应的关系图。 (1)实验室制取氨气，化学方程式是 。 (2)完成下列化学方程式：体现元素的还原性： a．汽车尾气中产生：。 b．氨的催化氧化： 。 (3)易溶于水。标准状况下将体积为的试管充满后倒扣在水中，见下图。 ①溶于水的化学方程式是 。 ②为了消除的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，生成水和一种无污染的物质，该物质是空气的主要成分之一，该反应的化学方程式是 。 (4)写出除掉中的离子方程式 。 【变式2-1】一氧化氮和二氧化氮是主要的大气污染物，必须处理后才能排放。 (1)将一定量和一氧化氮一起通入水中只生成硝酸，该反应的化学方程式是 。 (2)已知氨气恰好能将含一氧化氮和二氧化氮的混合气体完全转化为氮气，则混合气体中一氧化氮和二氧化氮的体积比为 。 (3)研究不同温度下经酸化处理的溶液对一氧化氮脱除率的影响，结果如图所示。在60~80℃时，一氧化氮脱除率下降的原因是 。 【变式2-2】工业烟道气中含有氮氧化合物，可用多种方法除去。 (1)分子筛法 常用的分子筛一一丝光沸石对有较高的吸附能力，用氧化物的形式表示该物质的化学式为 。 (2)氧化法 ， ①与互为 ； ②除去中混有的少量的方法是 ； ③对应的水化物的化学式是 。 (3)处理法 ①实验室制备的化学方程式为 ； ②反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 (4)还原法 与在一定条件下的密闭容器中能发生反应。改变下列选项条件，能使化学反应速率加快的是_____(填字母)。 A．升高温度 B．增大容器体积 C．加入催化剂 D．增加NO的浓度 ◆题型三 硝酸的性质及有关计算 解题要点 解金属与硝酸反应计算题的一般方法 【例3-1】装置Ⅰ和装置Ⅱ是有关硝酸和铜反应的实验装置示意图。 (1)若用装置Ⅰ进行铜与浓硝酸反应的实验，最大的缺点是 。若用装置Ⅰ来证明铜与稀硝酸反应生成气体，其最大缺点是不能与浓硝酸跟铜反应形成鲜明对照，简述原因： 。 (2)若用装置Ⅱ进行适当操作，即可克服上述缺点，还能使上述两反应在同一试管中先后连续进行，实验步骤如下。 步骤一：组装好装置并 后，加入浓硝酸铜片接近酸液，塞紧胶塞。 步骤二： 操作使反应发生。当导管口有少量红棕色气体逸出时， 操作使反应停止。同时将导管插入水中。稍后能观察到水沿导管倒吸至试管中，产生此现象的原因是 。还可能观察到的明显现象是 填标号。 溶液由蓝色变为无色                            红棕色气体变为无色 【变式3-1】探究稀硝酸与变价金属铁的反应情况。 (1)少量的与足量稀硝酸反应，被氧化成还是？写出反应的化学方程式 。 (2)足量的与一定量的稀反应，元素以形式存在还是以形式存在？写出反应的化学方程式 。 【变式3-2】简要回答下列问题。 (1)为测定空气中SO2的含量，某课外小组的同学将空气样品经过管道通入密闭容器中的200mL0.100mol/L的酸性KMnO4溶液。若管道中空气流量为aL/min，经过bmin溶液恰好褪色，假定样品中的SO2可被溶液充分吸收并反应，则该空气样品中SO2的含量为 g/L。 (2)在100mL混合酸中，，，向其中加入2.56g铜粉，微热，待充分反应后，溶液中Cu2+的物质的量浓度为 。 (3)14g铜银合金与一定量某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12L(标准状况下)氧气混合通入水中，恰好全部被水吸收生成硝酸，则合金中铜的质量是 g。 (4)在标准状况下，将NO2、NO、O2混合气充满一圆底烧瓶，倒置水中，进行喷泉实验，最后无气体剩余，若所得产物不扩散，则所得溶液的物质的量浓度c的数值大小范围为 。 ◆题型四 铵盐及铵根离子的检验 解题要点 N的检验 【例4-1】铵盐(NH)的检验流程： 、 。 【变式4-1】请回答下列问题： (1)氯化铵属于___________。 A．铵态氮肥 B．硝态氮肥 C．有机氨肥 D．复合氮肥 (2)检验NH4Cl中铵根离子的方法为 。 ◆题型五 氨气的性质及制备 解题要点 (1)制氨时，选用的铵盐及碱都有一定的要求。选铵盐时，不选(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4NO3等，因它们受热易分解，使产生的NH3中混有较多的杂质气体，另外NH4NO3易爆炸；选碱时，用Ca(OH)2而不用NaOH或KOH，因NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨气，且在高温下均能腐蚀玻璃。 (2)干燥氨气不能用浓硫酸，也不能用无水CaCl2(8NH3＋CaCl2===CaCl2·8NH3)，通常用碱石灰干燥氨气。 【例5-1】（1）在实验室制取干燥的氨的过程中，所给装置使用合理的是___________。 A．用装置甲制备氨 B．用装置乙除去氨中少量水蒸气 C．用装置丙收集氨 D．用装置丁吸收多余的氨 （2）实验室制取氨的反应中，若有参加反应，则生成的氨气在标准状况下的体积为 。 【变式5-1】 为了在实验室制取干燥的氨气，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示三套实验装置。 (1)写出实验室制氨气的化学方程式： 。 (2)实验装置和所用样品都正确且能得到干燥氨气的是填 (“甲”“乙”或“丙”)。 (3)检验试管里是否收集满氨气的方法是 。 (4)上述装置中肯定收集不到氨气的 (填“甲”“乙”或“丙”)，其原因是 (用化学方程式表示)。 (5)尾气处理时，下列装置不可以用于处理氨气的是_______(填字母)。 A． B． C． D． (6)氨的催化氧化是工业制硝酸的基础反应，写出该反应的化学方程式： 。 【变式5-2】实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示： ①实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的药品是 。 ②如图是某学生设计收集氨气的几种装置，其中可行的是 。 ◆题型六 氮氧化物的无害化处理 解题要点 常见的NOx尾气处理方法 (1)碱液吸收法。 2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。 (2)催化转化法。 在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2),NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。 【例6-1】、NO和等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。 (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．白色污染 (2)的处理。是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使分解。与在加热和催化剂作用下生成的化学方程式为 。 (3)NO的氧化吸收。用溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。在酸性溶液中，氧化NO生成和，其离子方程式为 。 (4)NO和的处理。工业上用石灰乳吸收已除去的硝酸尾气(含NO、)，既能净化尾气，又能获得应用广泛的，其部分工艺流程如下： ①等物质的量NO与被吸收，反应的化学方程式为 。上述工艺中采用气—液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入，石灰乳从塔顶喷淋)，其目的是 。 ②生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为 。 ③过滤后的滤液经 、 、过滤、洗涤、干燥，得到无水。 【变式6-1】含有氮氧化物(NO、NO2)的尾气和含有氨氮(NH3、)的废水需处理后才能排放。 (1)氨氮污水直接排放入河流、湖泊导致的环境问题是 。 (2)SCR(选择性催化还原)技术能有效降低柴油发动机中氮氧化物的排放，工作原理如图所示： 尿素热分解为NH3和CO2，SCR催化反应器中用NH3还原NO2的化学方程式： 。 (3)用NaClO溶液吸收尾气中的NO，可提高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生成时发生反应的离子方程式为 。 ②溶液的初始pH在4~8之间，pH越小，NO转化率越高，其原因是 。 (4)向含氨氮(NH3、)废水中加入NaClO溶液，使氨氮氧化成N2，NaClO的投加量[以m(Cl2)表示]对氨氮去除率的影响，实验结果如图所示。 当m(Cl2)∶m(NH3)≥7.7时，废水中氨氮去除率100%，而总氮去除率缓慢下降，其原因是 。 (5)含的废水可用二硫化亚铁(FeS2)处理，在反硝化细菌的作用下发生以下反应，请将离子方程式补充完整：14+5FeS2+4H+7N2↑+10+ +2H2O。 【变式6-1】氮氧化物进入大气后，不仅会形成硝酸型酸雨，还可能形成光化学烟雾，应对含有氮氧化物的废气进行处理。 (1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下： NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋H2O　① 2NO2＋2NaOH=NaNO2+NaNO3＋H2O　② 在反应①中，氧化剂是 ，还原剂是 ，在反应②中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 (2)汽车尾气中含有CO和NO，消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器，使它们发生反应生成N2和CO2，该反应的化学方程式为 。 (3)由反应②判断二氧化氮是否为酸性氧化物 (填“是”或“不是”)，原因是 。 (4)目前有一种治理方法是在一定条件下，用氨气将二氧化氮转化为无污染的物质，请写出该反应的化学方程式： ，该反应中，氧化剂是 ，氧化产物是 ，生成1.4 mol氮气时，转移电子的物质的量为 。 ◆题型七 氮及其化合物相互转化 解题要点 含氮元素物质之间的转化关系 (1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。 如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O (2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。如：6NO＋4NH35N2＋6H2O NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 【例7-1】自然界中的局部氮循环如下图。 (1)上图含氮物质的各步转化中，属于氮的固定的是 (填数字序号)。 (2)NH3是氮循环中的重要物质，工业合成氨反应的化学方程式为 。实验室利用两种固体混合加热合成氨气的化学方程式为 。 (3)某化工厂出现泄漏大量氨水进入循环水系统，使循环水中含氯杀菌剂(有效成分为Cl2)的杀菌效果降低、硝化作用增强，导致循环水的pH发生波动，最终造成设备腐蚀。 ①下列有关氨对循环水影响的说法中，正确的是 (填字母序号)。 a．过量氨进入循环水后，水中和含量会升高 b．过量氨进入循环水后，不会导致水体富营养化 c．循环水pH的波动中，pH的上升与氨水的碱性有关 ②通过检测循环水中的c()可判断循环水的水质是否恶化，c()检测利用的是酸性条件下被氧化为I2，并有无色气体产生，该气体遇空气变红棕色，写出该反应的离子方程式为 。 (4)汽车排出的尾气中也含有氮氧化物，如果直接排放到大气中可能造成光化学烟雾，为避免污染，常给汽车安装三元催化净化装置，氮氧化物和CO在催化剂作用下生成无毒可直接排放的物质。以NO2为例写出净化过程中的总化学方程式： 。 【变式7-1】氮及其化合物在生活中应用广泛。如图为氮元素的“价-类”二维图。回答下列问题： (1)的电子式为 ；稀硝酸与铝粉发生反应的离子方程式为 。 (2)物质为工业制硝酸的过程，的化学方程式为 ；少量硝酸需保存在棕色试剂瓶中的原因是 。 (3)实验室用氯化铵和亚硝酸钠()制取氮气的反应为，用双线桥表示该反应的电子转移方向和数目： 。 (4)NO、是氮的常见氧化物，大量排放到空气中易形成酸雨，酸雨的pH小于 ；可以把NO、一起通入NaOH溶液中进行处理，得到一种常见的食品添加剂，NO、通入的体积比为 时，两者恰好完全反应转化为。 (5)与作用能同时生成、NO和。工业尾气中的可通过催化氧化为除去，将一定比例的与的混合气体以一定的流速通过装有催化剂的反应管，的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。根据图示信息，生产中较适宜的温度为_______(填字母)。 A．175℃ B．225℃ C．275℃ D．300℃ 【变式7-2】自然界的氮循环如图所示，回答下列问题。        (1)写出氮分子的电子式 。 (2)①、②、③中，属于氮的固定的是 。 (3)雷雨天转化为的流程为 ①NO2转化为HNO3的化学方程式是 。②此反应中，体现的化学性质为     a、氧化性，b、还原性，c、氧化性和还原性。 (4)工业上制硝酸的关键一步便是的催化氧化，的催化氧化反应，化学反应方程式为 。 (5)氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键，海洋中无机氮的循环过程可用如图表示。有氧时，在硝化细菌作用下，可实现过程④(如图)的转化， 将离子方程式补充完整： 。 学科网（北京）股份有限公司1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$