专题02 非金属元素及其化合物（上海专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高一化学下学期期中真题分类汇编

专题02 非金属元素及其化合物 内容概览 考向1二氧化硫 考向2钠碱法捕捉二氧化硫 考向3硫酸工业 考向4硫酸工业的联合生产法 考向5SO2——变废为宝 考向6氮肥 考向7含氮化合物的污染治理 考向8氮及其化合物 考向9“三酸”工业 考向1二氧化硫 (上海市奉贤区曙光中学2023-2024学年高一下学期期中)资源化利用二氧化硫，一方面能保护环境，另一方面能提高经济效益，具有深远意义。 1．下列生产、生活活动中，不易产生SO2的是___________。 A．燃放鞭炮 B．火力发电 C．火山爆发 D．海水晒盐 2．写出工业上用黄铁矿(FeS2)为原料制备硫酸造气化学方程式：___________。 3．工业中可用含SO2的冶炼烟气为原料生产硫酸，在下图装置中完成“SO2转化”工序。使用该装置实现了 A．充分利用热能 B．防止形成酸雾 C．加速转化SO2 D．获取纯净SO3 4．研究的性质有利于探索其资源化利用。下列实验方案设计正确的是___________。 制取SO2 B．收集SO2 验证SO2水溶液的酸性 验证SO2的还原性 5．已知反应2SO2+O22SO3，为了提高二氧化硫的转化率，我们可以采取的措施有___________。 A．通入过量空气 B．使用高温加热 C．使用V2O5 D．使用常压 考向2钠碱法捕捉二氧化硫 (上海市奉贤区曙光中学2023-2024学年高一下学期期中)钠碱法的启动吸收剂为NaOH溶液，捕捉SO2后生成Na2SO3和NaHSO3的混合液。 1．常温下进行“钠碱法”的模拟实验。用12gNaOH固体配成一定浓度的溶液，这些NaOH理论上最多可吸收SO2的体积约为___________L(折算成标准状况)。若实验时吸收了0.1mol SO2，则反应后的吸收液需要___________molO2完全氧化。 2．当钠碱法的吸收液pH达到4～6时，混合液中含较多量NaHSO3。加热该溶液可回收得到较高纯度的SO2，剩余溶液的碱性不强，但可循环使用，进一步吸收SO2，剩余溶液的主要溶质是___________(填写化学式)。 3．将SO2通入水中，完全转化为H2SO3，请写出亚硫酸的电离方程式：___________。 4．钠碱法的启动吸收剂为NaOH溶液，捕捉SO2后生成Na2SO3和NaHSO3的混合液。“钙碱法”的工作原理与“钠碱法”相似，一般选择消石灰的悬浊液为SO2吸收剂。请对照“钠碱法”，尝试通过比较反应物和生成物的不同性质，从生产成本和设备维护两方面对“钙碱法”做出评价___________。 考向3硫酸工业 (上海中学东校2023-2024学年高一下学期期中)硫酸工业中产生的含疏化合物的处理和利用是科学研究的重要课题之一。 1．以硫铁矿为原料生产硫酸，将矿石置于___________(填设备名称)中煅烧，其反应的化学方程式是___________。 2．在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因两者都是正确的是___________。 A．硫铁矿燃烧前粉碎得越细越好，因为大块的硫铁矿燃烧不完全 B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质反应 C．二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用铁做催化剂，这样可以无需加热 D．用98.3%的硫酸吸收三氧化硫，目的是为了防止形成酸雾，使三氧化硫吸收完全 3．接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化，下表列出了在不同温度和压强下，反应达到最大限度时SO2的转化率(已反应的SO2量占起始投入SO2量的百分比)，请根据表中数据选择硫酸工业所实际应采取的温度和压强，并说明理由。 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 温度选择___________，压强选择___________，理由是___________。 4．二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。SO2的催化氧化热化学方程式为： 。其催化机理分为三步反应： 第一步： 第二步： 第三步：___________。 第三步热化学方程式是___________(的值用含a、b、c的代数式表示)。 5．工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾。为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，按照如下图工艺流程，将尾气中的SO2转化为有用的副产品。 (1)写出氨吸收塔中主要发生反应的化学方程式___________。 (2)写出二氧化硫吸收塔中主要发生反应的离子方程式___________。 (3)上述流程可循环利用的物质是___________。 A．SO2 B．(NH4)2SO3 C．NH4HSO3 D．NH3 考向4硫酸工业的联合生产法 (上海市松江九峰实验学校2023-2024学年高一下学期期中)1．利用硫铁矿(主要成分FeS2)生产硫酸和绿矾(FeSO4·7H2O)的工业流程示意图如图： (1)硫原子的结构示意图是___________，水分子的结构式是___________。 (2)沸腾炉中，硫铁矿进行粉碎处理的目的是___________。 (3)转化器中的催化剂是___________(填名称)，发生的主要反应是SO2与O2的反应，其化学方程式是___________。 (4)对于转化器中SO2的催化氧化反应，下列说法错误的是___________。 A．使用催化剂能加快化学反应速率 B．增大压强(减小容器容积)对反应速率无影响 C．降低反应温度，化学反应速率减慢 D．增大O2浓度，化学反应速率增大 (5)下图是转化器，有关说法正确的是___________。 A．该装置能充分利用热能 B．进入转化器气体要净化操作 C．遇到上层催化剂时能达到SO2的最大转化率 D．该装置a端出来的气体只有SO3 (6)混合气体II是从吸收塔的___________(选填“顶部”、“底部”或“中部”)，实际使用___________(填试剂名称)吸收SO3。 (7)制备硫酸时产生的尾气中含有SO3、SO2、O2，下列说法错误的是___________。 A．可以用氨水吸收尾气 B．可以用石灰乳吸收并生产石膏 C．可以循环利用SO2 D．可以设置超高空排放烟囱 (8)固体X是___________(填化学式)。加入固体X发生的反应离子方程式是___________。 2．以硫酸工业的二氧化硫尾气、氨水、石灰石、碳酸氢铵和氧化钾等为原料，可以制备有重要应用价值的硫酸钾、亚硫酸铵等物质，制备流程如下图。 (1)反应Ⅰ是脱去SO2的一种常用方法，其反应化学方程式为___________。 (2)pH和温度对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响，当烟气通入速度一定时，石灰石浆液的脱硫率与浆液pH的关系如下图所示。下列有关说法正确的是___________。 A．烟气通入石灰石浆液时的温度越高，吸收越快，吸收率越高 B．石灰石浆液pH>5.7烟气脱硫效果降低的原因是石灰石的溶解程度增大 C．反应时需鼓入足量的空气以保证SO2充分被氧化生成CaSO4 D．将脱硫后的气体通入KMnO4溶液，可粗略判断烟气脱硫效率 (3)生产中，向反应Ⅱ中溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是___________。 (4) (NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氨。将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种铵肥，形成共生系统。用(NH4)2SO3溶液吸收NO，当生成氮气的体积为11.2L(标准状况)时，该反应转移的电子数目为___________。 考向5SO2——变废为宝 (上海市东华大学附属致远中学2023-2024学年高一下学期期中教学评估)SO2是工业废气之一，SO2的排放会引发诸多环境问题。下表是某城市某日空气质量报告： 污染指数 首要污染物 空气质量级别 空气质量状况 55 SO2 Ⅱ 良 该市某校研究性学习小组对表中首要污染物SO2导致酸雨的成因进行探究。 1．以下氧化物引起的环境问题对应不正确的是___________。 选项 A B C D 氧化物 CO2 SO2 CO NO2 环境问题 温室效应 酸雨 破坏臭氧层 光化学烟雾 2．将装满气体X的试管倒置于装有液体Y的水槽中，下列说法合理的是___________。 气体X 液体Y 试管内现象 A SO2 滴有品红的水溶液 无明显现象 B NO2 水 充满无色溶液 C NH3 滴有酚酞的水溶液 充满红色溶液 D CO2 溶液 无明显现象 3．利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系： (1)试比较C和S元素的非金属性强弱，并列举一个事实证明你的观点：___________。 (2)从硫元素化合价变化的角度分析，图中硫元素只有还原性的物质有___________(填化学式)。 (3)甲同学收集了一些酸雨，放置一段时间后，pH变小，甲同学认为可能是亚硫酸被氧化了。请设计实验验证甲同学的猜想：___________。 (4)乙同学设计如下装置探究二氧化硫的性质： a．B中观察到的现象___________，体现二氧化硫的___________(选填 “酸性”“氧化性”、“还原性”或“漂白性”) b．D装置的作用是___________。 c．丙同学认为将B中溶液换成酸性高锰酸钾也能观察到同一现象，也能证明二氧化硫具有上述性质，你认可丙同学的观点吗？为什么？___________。 (5)从价类二维图中看，SO2还能与H2S反应，请写出该反应的化学方程式___________，氧化产物和还原产物的物质的量之比为___________。 考向6氮肥 (上海市东华大学附属致远中学2023-2024学年高一下学期期中教学评估)氮气是大气中含量最多的气体，游离态的氮难以被植物吸收，植物通常从含氮化合物中获得氮元素。 1．氮元素在周期表中第___________周期，___________族，其原子结构示意图为___________。 2．氮气化学性质稳定，请从化学键的角度解释原因___________。 3．大气固氮是将大气中的氮气转化为其他化合物的过程，大气固氮是其中一种方式，请下列过程补充完整：N2①NO2HNO3 ①为___________，②为___________。 4．下列关于有关NO和NO2的说法正确的是___________。 A．常温下都是红棕色气体 B．都有氧化性 C．都能与水反应 5．请回答下列问题： (1)1787年，有化学家提出氨是由氮、氢元素组成，于是出现了大量以氮气和氢气为原料合成氨的研究。然而，直到1913年，人类才实现了合成氨的工业化生产。写出合成氨的化学方程式___________。 (2)合成氨属于___________。 A．大气固氮 B．人工固氮 C．生物固氮 6．在细菌的作用下铵态氮(NH4+)与亚硝态氮(NO2-)可以转化为氮气，所涉及的离子方程式如下：NH4++ NO2-=N2↑+2H2O。反应中，被氧化的元素是___________，每生成0.02 mol氮气时，转移电子的物质的量为___________。 7．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___________。 8．化学方法一般用次氯酸钠氧化。次氯酸钠可以和水中溶解的氨气反应得到无毒无害物质，其离子方程式为：3ClO-+2NH3=3Cl-+N2↑+3H2O。氨氮脱除率受溶液pH和的比例影响。下表是不同pH下的氨氮脱除率： pH 氨氮脱除率 5.8 51.1% 6.9 61.3% 7.7 65.8% 8.8 61.7% 9.3 48.7% (1)由上述信息判断，反应的最佳pH范围是___________，最佳投料比是___________。 (2)生物方法是O2在硝化细菌作用下，将水体中的NH4+转化为NO2-之后，在氧气较少的环境下，NO2-又可以在反硝化细菌的作用下与NH4+反应，使氮以N2形式放出。生物方法相对于化学方法的优势是___________ (任写一点)。 考向7含氮化合物的污染治理 (上海市格致中学2023-2024学年高一下学期期中)NO、NO2是重要的大气污染源，常采用还原转化法和碱液吸收法进行处理。 (1)在400℃、有催化剂的条件下，NH3能把NO还原成无毒气体。该反应的化学方程式为______。 (2)用石灰乳进行吸收NO、NO2的混合气体时，若所得产物中氮元素只有一种化合价，则混合气体中NO、NO2的物质的量之比为______。 用石灰乳进行吸收NO、NO2的混合气体时，若所得产物中氮元素只有一种化合价， 水体中的含氮污染物主要是氨氮(含NH3或NH4+)、NO3-和NO2-，极易造成水体富营养化。用NaClO处理废水时，水体中的氨氮可以转化为N2除去。氨氮去除率随pH的变化如下图所示： 已知：氧化性：HClO＞ClO-，还原性：NH3＞NH4+。 (3)pH＜4的废水中，氨氮主要以______(填“NH3”或“NH4+”)形式存在。此时，NaClO与氨氮反应的离子方程式为______。 (4)废水pH在3~6之间时，氨氮去除率随pH升高而上升的可能原因是______。 处理废水时，NaClO与氨氮的比例也会影响治理效果。已知：(氨氮)对氨氮去除率和总氮去除率的影响如下图所示： 总氮去除率是指除去的氮元素占水体中总含氮量的百分比。 (5)当(氨氮)时，氨氮去除率越高，总氮去除率下降。产生这一现象的可能原因是______。 (6)某废水中以氮元素计的氨氮浓度为，向1L废水中加入等体积NaClO溶液，上述浓度降为，计算该NaClO溶液的物质的量浓度______。(写出计算过程，结果保留2位有效数字，假设溶液体积可以相加) 考向8氮及其化合物 (上海中学东校2023-2024学年高一下学期期中)1．农业上可作为氮肥直接使用的是___________。 A．氮气 B．硝酸 C．尿素 D．草木灰 2．下列过程中不属于氮的固定的是___________。 A．氮气在根瘤菌作用下生成NO3- B．工业合成氨 C．氨气转化为氯化铵晶体 D．雷雨天产生NO 3．合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义，其在工农业生产中也有着广泛的应用。 (1)写出氨两种重要用途___________、___________。 (2)下列关于氨气和氨水的叙述中，错误的是___________。 A．氨分子的空间结构是三角锥形 B．氨水中氮元素以NH3、NH3·H2O两种形式存在 C．氨在常温下是无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水 D．NH3·H2O不稳定，易分解放出氨气 4．1mol氨气分解成氮气和氢气要吸收46.19kJ热量，下列热化学方程式中正确的是 A． B． C． D． 5．实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是___________。 A．固态氯化铵加热分解 B．固体氢氧化钠中滴加浓氨水 C．氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 D．固态氯化铵与氢氧化钙混合加热 6．下列关于铵盐的叙述中，错误的是___________。 A．易溶于水 B．都是共价化合物 C．受热分解 D．与碱共热产生氨气 7．检验某氨化铵固体中含有NH4+的实验操作方法是___________。 8．在一定温度和压强下将充满N2和NO2混合气体的试管倒立在水中，经过足够的时间后，试管内气体体积缩小为原体积的3/5，则原混合气体中N2和NO2气体的体积比是___________。 A．2：3 B．3：2 C．3：5 D．5：3 9．硝酸是工业生产中的常用强酸，且其性质具有强氧化性。 (1)下列反应中，硝酸既表现酸性又表现氧化性的是___________。 A．FeO与稀硝酸反应 B．Fe2O3与浓硝酸反应 C．CuO与浓硝酸反应 D．Al(OH)3与稀硝酸反应 (2)向硝酸钡溶液中通入下列气体，能产生白色沉淀的是___________。 A．CO2 B．SO2 C．H2S D．NH3 10．硫氰化钾(KSCN)在有机合成中具有重要应用，但会污染环境。预测浓硝酸能与KSCN反应以消除污染，现通过如下实验进行探究。 已知SCN能被氧化为黄色的(SCN)2，(SCN)2可聚合为红色的(SCN)x。 (1)取2mL浓硝酸于试管中，向其中滴加5滴1mol/L的KSCN溶液，溶液立即变红，静置一段时间后，试管内突然剧烈反应，红色褪去，放出大量红棕色气体。一开始溶液立即变红是因为生成了___________(填化学式)。KSCN中S元素的化合价为-2，预测剧烈反应后含硫产物可能是___________(填微粒符号)。 (2)将(1)实验放出的气体通入Ba(OH)2和NaOH的混合溶液中，有白色沉淀生成。将过滤、洗涤后的白色沉淀置于试管中，加入过量稀硝酸，沉淀完全溶解。白色沉淀为___________。 (3)经检验(1)实验放出的红棕色气体中含NO2，但NO2不一定是SCN-的氧化产物，理由是___________。 考向9“三酸”工业 (上海市格致中学2023-2024学年高一下学期期中) 盐酸、硫酸、硝酸是三种最常用的工业强酸，也是无机化工的支柱之一。 (1)盐酸的生产原料来自氯碱工业。用离子方程式表示氯碱工业的反应原理______。 (2)采用离子交换膜电解槽进行氯碱工业生产时，离子交换膜能有效防止阳极生成的______(填化学式，下同)与电解液中的某种离子反应，从而避免产品NaOH溶液中产生______杂质。 (3)HCl(g)经水吸收得到盐酸。以下适合作为HCl(g)吸收装置的是______。 硫酸工业的造气阶段涉及两种原理： 原理1：S＋O2SO2；原理2：4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2。 (4)用单线桥法标出原理2的电子转移方向和数目______。 (5)从原料利用率的角度对原理1和原理2做出评价。______。 硝酸工业以氨气为原料进行生产。 (6)若消耗44.8m3(标准状况)的氨气，氨气的总转化率为96%，则可以得到质量分数为63%的硝酸______kg。 已知：氨气的总转化率 (7)任举一例浓硝酸和浓硫酸化学性质的相同点______。 (8)以下对于“三酸”工业的叙述正确的是______。 A．生产原理都涉及到氧化还原反应 B．生产过程都使用了合适的催化剂 C．生产原料都是自然界广泛存在的物质 13 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 非金属元素及其化合物 内容概览 考向1二氧化硫 考向2钠碱法捕捉二氧化硫 考向3硫酸工业 考向4硫酸工业的联合生产法 考向5SO2——变废为宝 考向6氮肥 考向7含氮化合物的污染治理 考向8氮及其化合物 考向9“三酸”工业 考向1二氧化硫 (上海市奉贤区曙光中学2023-2024学年高一下学期期中)资源化利用二氧化硫，一方面能保护环境，另一方面能提高经济效益，具有深远意义。 1．下列生产、生活活动中，不易产生SO2的是___________。 A．燃放鞭炮 B．火力发电 C．火山爆发 D．海水晒盐 【答案】D 【解析】A项，炸药中含有硫，燃放鞭炮易产生SO2，故不选A；B项，火力发电需要燃煤，煤炭燃烧能生成SO2，故不选B；C项，火山爆发产生二氧化硫、硫化氢等气体，故不选C；，D项，海水晒盐是物理变化，不产生二氧化硫，故选D；选D。 2．写出工业上用黄铁矿(FeS2)为原料制备硫酸造气化学方程式：___________。 【答案】4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 【解析】黄铁矿(FeS2)粉碎后在沸腾炉中高温条件下和氧气反应，生成氧化铁和二氧化硫，以黄铁矿(FeS2)为原料制备硫酸的造气化学方程式为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2。 3．工业中可用含SO2的冶炼烟气为原料生产硫酸，在下图装置中完成“SO2转化”工序。使用该装置实现了 A．充分利用热能 B．防止形成酸雾 C．加速转化SO2 D．获取纯净SO3 【答案】AC 【解析】A项，SO2催化氧化为SO3时，催化剂在较高温度下才能表现出较强的催化能力，吸收SO3时，低温有利于SO3的吸收，所以将生成SO3放出的热量传递给SO2和O2的混合气，可充分利用热能，A正确；B项，在吸收SO3时，利用98.3%的浓硫酸吸收SO3，可防止形成酸雾，与本段工序无关，B不正确；C项，将催化氧化产生的热量传递给SO2和O2的混合气，一方面可升高温度，另一方面可提高催化性能，有利于加速转化SO2，C正确；D项，SO2催化氧化生成SO3的反应为可逆反应，不可能获取纯净的SO3，D不正确；故选AC。 4．研究的性质有利于探索其资源化利用。下列实验方案设计正确的是___________。 制取SO2 B．收集SO2 验证SO2水溶液的酸性 验证SO2的还原性 【答案】C 【解析】A项，铜和稀硫酸不反应，不能用铜和稀硫酸制取二氧化硫，故A错误；B项，二氧化硫的密度大于空气，用向上排空气法收集二氧化硫，故B错误；C项，二氧化硫通入石蕊溶液，溶液变红，证明二氧化硫的水溶液呈酸性，故C正确；D项，二氧化硫和硫化氢反应生成S和水，证明二氧化硫的氧化性，故D错误；选C。 5．已知反应2SO2+O22SO3，为了提高二氧化硫的转化率，我们可以采取的措施有___________。 A．通入过量空气 B．使用高温加热 C．使用V2O5 D．使用常压 【答案】A 【解析】A项，使用过量空气，氧气浓度增大使平衡正向移动，会提高SO2转化率，故A正确；B项，SO2和氧气反应生成SO3的反应是放热反应，高温平衡逆向移动，SO2转化率减小，故B错误；C项，加入V2O5作催化剂，改变反应速率不改变化学平衡，转化率不变，故C错误；D项，SO2和氧气反应生成SO3是气体体积减小的反应，增大压强可使平衡正向移动，则常压下不能提高SO2转化率，故D错误；故选A。 考向2钠碱法捕捉二氧化硫 (上海市奉贤区曙光中学2023-2024学年高一下学期期中)钠碱法的启动吸收剂为NaOH溶液，捕捉SO2后生成Na2SO3和NaHSO3的混合液。 1．常温下进行“钠碱法”的模拟实验。用12gNaOH固体配成一定浓度的溶液，这些NaOH理论上最多可吸收SO2的体积约为___________L(折算成标准状况)。若实验时吸收了0.1mol SO2，则反应后的吸收液需要___________molO2完全氧化。 【答案】 ①. 6.72 ②. 0.05 【解析】当氢氧化钠和二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠时，吸收的二氧化硫最多，反应的化学方程式为NaOH+SO2=NaHSO3，n(SO2)=，则最多吸收SO2在标准状况下的体积约为0.3mol×22.4L/mol=6.72L；若实验时只吸收了0.1mol SO2，则反应后的吸收液中+4价S的物质的量为0.1mol，被完全氧化时需要转移电子的物质的量为0.2mol，需要n(O2)=。 2．当钠碱法的吸收液pH达到4～6时，混合液中含较多量NaHSO3。加热该溶液可回收得到较高纯度的SO2，剩余溶液的碱性不强，但可循环使用，进一步吸收SO2，剩余溶液的主要溶质是___________(填写化学式)。 【答案】Na2SO3 【解析】NaHSO3分解生成Na2SO3、H2O、SO2，剩余溶液的主要溶质是Na2SO3，故选Na2SO3。 3．将SO2通入水中，完全转化为H2SO3，请写出亚硫酸的电离方程式：___________。 【答案】H2SO3H++HSO3-、HSO3-H++SO32- 【解析】亚硫酸是二元弱酸，分两步部分电离，电离方程式为：H2SO3H++HSO3-、HSO3-H++SO32-。 4．钠碱法的启动吸收剂为NaOH溶液，捕捉SO2后生成Na2SO3和NaHSO3的混合液。“钙碱法”的工作原理与“钠碱法”相似，一般选择消石灰的悬浊液为SO2吸收剂。请对照“钠碱法”，尝试通过比较反应物和生成物的不同性质，从生产成本和设备维护两方面对“钙碱法”做出评价___________。 【答案】原料消石灰价格低于烧碱，所以成本更低，但产物CaSO3难溶于水，可能堵塞管道。 【解析】钠碱法吸收二氧化硫的方程式为 2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O或NaOH+SO2=NaHSO3。钙碱法吸收二氧化硫的方程式为Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+H2O。原料消石灰价格低于烧碱，所以成本更低，但产物CaSO3难溶于水，可能堵塞管道，所以“钙碱法”有优点也有缺点。 考向3硫酸工业 (上海中学东校2023-2024学年高一下学期期中)硫酸工业中产生的含疏化合物的处理和利用是科学研究的重要课题之一。 1．以硫铁矿为原料生产硫酸，将矿石置于___________(填设备名称)中煅烧，其反应的化学方程式是___________。 【答案】①沸腾炉 ②4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 【解析】工业制备硫酸通常用黄铁矿在沸腾炉中燃烧生成氧化铁和二氧化硫，化学方程式：4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2； 2．在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因两者都是正确的是___________。 A．硫铁矿燃烧前粉碎得越细越好，因为大块的硫铁矿燃烧不完全 B．从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质反应 C．二氧化硫氧化为三氧化硫时需使用铁做催化剂，这样可以无需加热 D．用98.3%的硫酸吸收三氧化硫，目的是为了防止形成酸雾，使三氧化硫吸收完全 【答案】D 【解析】A项，硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能在空气中充分燃烧，硫铁矿粉碎后与氧气的接触面积增大，利于其充分的燃烧；但是硫铁矿井非越细越好，若要将硫铁矿粉碎太细，则需要更好的设备，这会加大成本的投入，综合考虑，硫铁矿的颗粒达到生产要求即可，故A错误；B项，从沸腾炉出来的炉气需净化，因为其中带有的杂质气体会让接触室里面的催化剂中毒，催化剂中毒会影响反应的进度，故B错误；C项，二氧化硫被氧化为三氧化硫，需要使用五氧化二钒作催化剂，且需要加热，故C错误；D项，生成的三氧化硫与水反应生成硫酸，若直接用水吸收会形成酸雾，因此在生产实践中采用98.3%的浓硫酸吸收，这样可以防止形成酸雾，使三氧化硫吸收完全，故D正确；故选D。 3．接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化，下表列出了在不同温度和压强下，反应达到最大限度时SO2的转化率(已反应的SO2量占起始投入SO2量的百分比)，请根据表中数据选择硫酸工业所实际应采取的温度和压强，并说明理由。 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 温度选择___________，压强选择___________，理由是___________。 【答案】①450℃ ② ③相同压强下，450℃时的平衡转化率大于550℃，所以温度选择450℃；增大压强，SO2的平衡转化率增大，但增大不明显，若增大压强消耗大量能源，对设备要求高，所以选择 【解析】根据表中数据，相同压强下，450℃时的平衡转化率大于550℃，所以温度选择450℃；增大压强，SO2的平衡转化率增大，但增大不明显，若增大压强消耗大量能源，对设备要求高，所以选择。 4．二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。SO2的催化氧化热化学方程式为： 。其催化机理分为三步反应： 第一步： 第二步： 第三步：___________。 第三步热化学方程式是___________(的值用含a、b、c的代数式表示)。 【答案】 【解析】 【解析】根据三步反应之和等于总反应，可知第三步反应为，第三步热化学方程式是 。 5．工业上以硫铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N2、O2外，还含有SO2、微量的SO3和酸雾。为了保护环境，同时提高硫酸工业的综合经济效益，按照如下图工艺流程，将尾气中的SO2转化为有用的副产品。 (1)写出氨吸收塔中主要发生反应的化学方程式___________。 (2)写出二氧化硫吸收塔中主要发生反应的离子方程式___________。 (3)上述流程可循环利用的物质是___________。 A．SO2 B．(NH4)2SO3 C．NH4HSO3 D．NH3 【答案】(1)NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO3 (2)SO32 +H2O+SO22HSO3- (3)B 【解析】 【解析】根据流程图知，二氧化硫吸收塔中主要发生离子方程式为：SO32 +H2O+SO22HSO3- ，氨吸收塔中主要发生的化学方程式NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO3。 (1)氨吸收塔中氨气与亚硫酸氢铵反应生成亚硫酸铵，主要发生的化学方程式NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO3； (2)(NH4)2SO3为强电解质，电离出铵根离子和亚硫酸根离子，二氧化硫吸收塔中主要发生离子方程式为：SO32 +H2O+SO22HSO3-； (3)根据流程图可知，可以循环利用的为(NH4)2SO3；故选B。 考向4硫酸工业的联合生产法 (上海市松江九峰实验学校2023-2024学年高一下学期期中)1．利用硫铁矿(主要成分FeS2)生产硫酸和绿矾(FeSO4·7H2O)的工业流程示意图如图： (1)硫原子的结构示意图是___________，水分子的结构式是___________。 (2)沸腾炉中，硫铁矿进行粉碎处理的目的是___________。 (3)转化器中的催化剂是___________(填名称)，发生的主要反应是SO2与O2的反应，其化学方程式是___________。 (4)对于转化器中SO2的催化氧化反应，下列说法错误的是___________。 A．使用催化剂能加快化学反应速率 B．增大压强(减小容器容积)对反应速率无影响 C．降低反应温度，化学反应速率减慢 D．增大O2浓度，化学反应速率增大 (5)下图是转化器，有关说法正确的是___________。 A．该装置能充分利用热能 B．进入转化器气体要净化操作 C．遇到上层催化剂时能达到SO2的最大转化率 D．该装置a端出来的气体只有SO3 (6)混合气体II是从吸收塔的___________(选填“顶部”、“底部”或“中部”)，实际使用___________(填试剂名称)吸收SO3。 (7)制备硫酸时产生的尾气中含有SO3、SO2、O2，下列说法错误的是___________。 A．可以用氨水吸收尾气 B．可以用石灰乳吸收并生产石膏 C．可以循环利用SO2 D．可以设置超高空排放烟囱 (8)固体X是___________(填化学式)。加入固体X发生的反应离子方程式是___________。 【答案】(1)① ②H-O-H (2)增大接触面，提高反应速率 (3)①五氧化二钒 ②2SO2＋O22SO3 (4)B (5)AB (6)①. 底部 ②98.3%的硫酸 (7)D (8)①Fe ②Fe+2Fe3+=3Fe2+ 【解析】燃烧黄铁矿生成二氧化硫得到混合气Ⅰ，二氧化硫接触室中催化氧化和氧气生成三氧化硫得到混合气Ⅱ，三氧化硫在吸收塔中生成硫酸；得到烧渣加入硫酸和氧气得到含量硫、二氧化硅的固体和含硫酸铁的溶液Ⅰ，硫酸铁加入铁单质转化为硫酸亚铁且不引入新杂质得到溶液Ⅱ，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干得到绿矾； (1)硫为16号元素，其原子的结构示意图是，水分子为共价分子，其结构式是H-O-H； (2)在沸腾炉中，原料黄铁矿是固体、空气是气体，为了加快反应速率，所以要将黄铁矿粉碎，增大接触面，提高反应速率； (3)转化器中的催化剂是为五氧化二钒，发生的主要反应是SO2与O2催化氧化生成三氧化硫，其化学方程式是：2SO2＋O22SO3； (4)A项，使用催化剂能降低反应活化能，加快化学反应速率，A正确；B项，增大压强(减小容器容积)可以增大反应物的浓度，增加反应速率，B错误；C项，降低反应温度，活化分子比例减小，化学反应速率减慢，C正确；D项，增大O2浓度，物质浓度增大，化学反应速率增大，D正确；故选B。 (5)A项，该装置利用反应放出的热量对初始反应物进行预热，能充分利用热能，A正确；B项，进入转化器气体要净化操作，防止杂质使得催化剂中毒，B正确；C项，催化剂加快反应速率，但是不改变平衡移动，不能提高物质转化率，C错误；D项，反应为可逆反应，该装置a端出来的气体中含有二氧化硫、氧气、SO3，D错误；故选AB。 (6)吸收塔中SO3如果用水吸收，发生反应：SO3+H2O=H2SO4，该反应为放热反应，放出的热量易导致酸雾形成，阻隔在三氧化硫和水之间，阻碍水对三氧化硫的吸收；而浓硫酸的沸点高，难以气化，不会形成酸雾，同时三氧化硫易溶于浓硫酸，所以工业上从吸收塔顶部喷洒98.3%的硫酸作吸收液，混合气体II是从吸收塔的底部进入，最终得到“发烟”硫酸； (7)A项，氨水溶液显碱性，能吸收尾气中的二氧化碳、三氧化硫，A正确；B项，氢氧化钙吸收二氧化硫、三氧化硫，在氧气条件下氧化可以得到硫酸钙，用于生产石膏，B正确；C项，二氧化硫可以循环利用，从而充分利用资源，提高原理利用率，C正确；D项，超高空排放烟囱仍然会排放有毒气体，导致污染，D错误；故选D。 (8)由分析可知，X是Fe，铁和铁离子反应生成亚铁离子，发生的反应离子方程式是：Fe+2Fe3+=3Fe2+。 2．以硫酸工业的二氧化硫尾气、氨水、石灰石、碳酸氢铵和氧化钾等为原料，可以制备有重要应用价值的硫酸钾、亚硫酸铵等物质，制备流程如下图。 (1)反应Ⅰ是脱去SO2的一种常用方法，其反应化学方程式为___________。 (2)pH和温度对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响，当烟气通入速度一定时，石灰石浆液的脱硫率与浆液pH的关系如下图所示。下列有关说法正确的是___________。 A．烟气通入石灰石浆液时的温度越高，吸收越快，吸收率越高 B．石灰石浆液pH>5.7烟气脱硫效果降低的原因是石灰石的溶解程度增大 C．反应时需鼓入足量的空气以保证SO2充分被氧化生成CaSO4 D．将脱硫后的气体通入KMnO4溶液，可粗略判断烟气脱硫效率 (3)生产中，向反应Ⅱ中溶液中加入适量还原性很强的对苯二酚等物质，其目的是___________。 (4) (NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氨。将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种铵肥，形成共生系统。用(NH4)2SO3溶液吸收NO，当生成氮气的体积为11.2L(标准状况)时，该反应转移的电子数目为___________。 【答案】(1)2CaCO3+2SO2 +O2 =2CaSO4+ 2CO2 (2)CD (3)防止亚硫酸根被氧化，可以更好的得到亚硫酸铵晶体 (4)2NA 【解析】根据流程图可知空气把SO2氧化为亚硫酸根，反应方程式为2CaCO3+2SO2 +O2 =2CaSO4+ 2CO2 ；反应Ⅲ向CaSO4中加入碳酸氢铵和NH3 ，生成CaCO3和(NH4)2SO4，过滤得到(NH4)2SO4溶液，加入KCl，生成K2SO4和NH4Cl；根据流程可知反应Ⅱ产生亚硫酸铵晶体，加入氨水，得到(NH4)2SO3·H2O晶体 (1)根据流程图可知空气把SO2氧化为亚硫酸根，反应方程式为2CaCO3+2SO2 +O2 =2CaSO4+ 2CO2 ，故选2CaCO3+2SO2 +O2 =2CaSO4+ 2CO2。A项，烟气通入石灰石浆液时的温度越高，气体二氧化硫的溶解度越小部分二氧化硫不能被溶解，故吸收率降低，故A错误； B项，石灰石浆液pH>5.7时，石灰石的溶解度小，脱硫率下降，故B错误；C项，结合题给的转化关系，可得脱硫总反应： 2CaCO3+2SO2+O2 =2CaSO4+2CO2，反应时需鼓入足量的空气以保证SO2充分被氧化生成CaSO4,故C正确；D项，脱硫后的气体中残留SO2的量，KMnO4会氧化二氧化硫，所以可以通过KMnO4溶液褪色的程度和快慢来判断，从粗略判断烟气的脱硫效率，故D正确；故选CD。 (2)根据流程可知反应产生亚硫酸铵晶体，加入适量还原性很强的对苯二酚，防止亚硫酸根被氧化，可以更好的得到亚硫酸铵晶体， 故答案为：防止亚硫酸根被氧化，可以更好的得到亚硫酸铵晶体； (3)(NH4)2SO3可用于电厂等烟道气中脱氨。将氮氧化物转化为氮气，同时生成一种氨肥，用(NH4)2SO3溶液吸收NO，反应方程式为： 2(NH4)2SO3+2NO =2(NH4)2SO4+N2 ，当生成氮气的体积为11.2L(标准状况) 时，即0.5mol,根据反应可知生成1molN2,转移4mol电子，生成0.5molN2,转移电子数为2NA。 考向5SO2——变废为宝 (上海市东华大学附属致远中学2023-2024学年高一下学期期中教学评估)SO2是工业废气之一，SO2的排放会引发诸多环境问题。下表是某城市某日空气质量报告： 污染指数 首要污染物 空气质量级别 空气质量状况 55 SO2 Ⅱ 良 该市某校研究性学习小组对表中首要污染物SO2导致酸雨的成因进行探究。 1．以下氧化物引起的环境问题对应不正确的是___________。 选项 A B C D 氧化物 CO2 SO2 CO NO2 环境问题 温室效应 酸雨 破坏臭氧层 光化学烟雾 【答案】C 【解析】A项，二氧化碳能引起温室效应，A正确；B项，二氧化硫是形成酸雨的主要污染物，B正确；C项，一氧化碳有毒，但不能破坏臭氧层，C错误；D项，二氧化氮是形成光化学烟雾的主要污染物，D正确；故选C。 2．将装满气体X的试管倒置于装有液体Y的水槽中，下列说法合理的是___________。 气体X 液体Y 试管内现象 A SO2 滴有品红的水溶液 无明显现象 B NO2 水 充满无色溶液 C NH3 滴有酚酞的水溶液 充满红色溶液 D CO2 溶液 无明显现象 【答案】C 【解析】A项，SO2具有漂白性，能使滴有品红的水溶液褪色，A项说法不合理；B项，NO2与水发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，NO难溶于水、且与水不反应，试管内剩余NO，不能充满溶液，理论上溶液充入试管的2/3，B项说法不合理；C项，NH3极易溶于水，导致试管内气体的压强迅速减小，水槽中的液体被外界大气压压入试管中，NH3的水溶液呈碱性，使酚酞水溶液变红，试管内充满红色溶液，C项说法合理；D项，CO2与NaOH溶液反应，导致试管内气体的压强迅速减小，水槽中的液体被外界大气压压入试管中，试管内充满溶液，D项说法不合理；故选C。 3．利用元素的化合价推测物质的性质是化学研究的重要手段。如图是硫元素的常见化合价与部分物质类别的对应关系： (1)试比较C和S元素的非金属性强弱，并列举一个事实证明你的观点：___________。 (2)从硫元素化合价变化的角度分析，图中硫元素只有还原性的物质有___________(填化学式)。 (3)甲同学收集了一些酸雨，放置一段时间后，pH变小，甲同学认为可能是亚硫酸被氧化了。请设计实验验证甲同学的猜想：___________。 (4)乙同学设计如下装置探究二氧化硫的性质： a．B中观察到的现象___________，体现二氧化硫的___________(选填 “酸性”“氧化性”、“还原性”或“漂白性”) b．D装置的作用是___________。 c．丙同学认为将B中溶液换成酸性高锰酸钾也能观察到同一现象，也能证明二氧化硫具有上述性质，你认可丙同学的观点吗？为什么？___________。 (5)从价类二维图中看，SO2还能与H2S反应，请写出该反应的化学方程式___________，氧化产物和还原产物的物质的量之比为___________。 【答案】(1)非金属性：S＞C，事实：硫酸的酸性强于碳酸 (2)H2S、Na2S (3)取少量酸雨于试管中，先加入盐酸酸化，再加氯化钡溶液，若出现白色沉淀，证明酸雨中的亚硫酸被氧化为了硫酸 (4)①褪色 ②漂白性 ③吸收尾气，防止SO2污染空气 ④. 丙同学的观点不正确，SO2使品红褪色说明SO2具有漂白性，SO2使高锰酸钾溶液褪色说明SO2具有还原性 (5)①SO2+2H2S=+3S↓+2H2O ②. 2：1 【解析】(1)硫酸的酸性强于碳酸，最高价含氧酸酸性越强非金属性越强，故S的非金属性强于C； (2)S的最低价态-2价化合价只能升高，故只具有还原性，故只有还原性的物质为H2S、Na2S； (3)含有S元素的酸雨，放置一段时间后， pH变小，酸性增强，可能是因为酸雨中的亚硫酸被氧化为了硫酸，取少量酸雨于试管中，先加入盐酸酸化，再加氯化钡溶液，若出现白色沉淀，证明酸雨中的亚硫酸被氧化为了硫酸； (4)a项，SO2使品红溶液褪色，说明SO2具有漂白性；b项，D装置的作用是吸收尾气，防止SO2污染空气；c项，丙同学的观点不正确。SO2使品红褪色说明SO2具有漂白性，SO2使高锰酸钾溶液褪色说明SO2具有还原性； (5)从价类二维图中看，SO2中S具有+4价，，H2S中S为-2价，可以反应生成S单质，该反应的化学方程式SO2+2H2S=+3S↓+2H2O；氧化产物和还原产物的物质的量之比为2：1。 考向6氮肥 (上海市东华大学附属致远中学2023-2024学年高一下学期期中教学评估)氮气是大气中含量最多的气体，游离态的氮难以被植物吸收，植物通常从含氮化合物中获得氮元素。 1．氮元素在周期表中第___________周期，___________族，其原子结构示意图为___________。 【答案】①第二周期 ②第VA族 ③ 【解析】N元素是7号元素，处于元素周期表的第二周期第VA族，原子结构示意图为； 2．氮气化学性质稳定，请从化学键的角度解释原因___________。 【答案】因为氮气存在N≡N，N≡N键长短，键能非常大，所以氮气很稳定。 【解析】氮气化学性质稳定，是因为氮气存在N≡N，N≡N键长短，键能非常大，所以氮气很稳定。 3．大气固氮是将大气中的氮气转化为其他化合物的过程，大气固氮是其中一种方式，请下列过程补充完整：N2①NO2HNO3 ①为___________，②为___________。 【答案】①NO ②NO2 【解析】大气固氮是将大气中的氮气与氧气反应N2+O22NO，生成NO，NO与氧气反应2NO+O2=2NO2； 4．下列关于有关NO和NO2的说法正确的是___________。 A．常温下都是红棕色气体 B．都有氧化性 C．都能与水反应 【答案】B 【解析】A项，NO2是红棕色气体，NO是无色气体，故A错误；B项，化合价都可以降低，都有氧化性，故B正确；C项，NO2能与水反应，NO不能与水反应，故C错误；答案为B。 5．请回答下列问题： (1)1787年，有化学家提出氨是由氮、氢元素组成，于是出现了大量以氮气和氢气为原料合成氨的研究。然而，直到1913年，人类才实现了合成氨的工业化生产。写出合成氨的化学方程式___________。 (2)合成氨属于___________。 A．大气固氮 B．人工固氮 C．生物固氮 【答案】(1)N2+3H22NH3 (2)B 【解析】(1)工业合成氨是利用氮气和氢气高温高压、催化剂反应生成，反应的化学方程式为：N2+3H22NH3； (2)合成氨属于人工固氮，答案为B。 6．在细菌的作用下铵态氮(NH4+)与亚硝态氮(NO2-)可以转化为氮气，所涉及的离子方程式如下：NH4++ NO2-=N2↑+2H2O。反应中，被氧化的元素是___________，每生成0.02 mol氮气时，转移电子的物质的量为___________。 【答案】①N ②0.06 mol 【解析】该反应：NH4++ NO2-=N2↑+2H2O中NH4+中N元素化合价为-3价，失去电子变为0价，被氧化，NO2-化合价为+3价，得电子变为0价，被还原，生成1molN2转移电子数3mol，每生成0.02 mol氮气时，转移电子的物质的量为； 7．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，故故选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。 8．化学方法一般用次氯酸钠氧化。次氯酸钠可以和水中溶解的氨气反应得到无毒无害物质，其离子方程式为：3ClO-+2NH3=3Cl-+N2↑+3H2O。氨氮脱除率受溶液pH和的比例影响。下表是不同pH下的氨氮脱除率： pH 氨氮脱除率 5.8 51.1% 6.9 61.3% 7.7 65.8% 8.8 61.7% 9.3 48.7% (1)由上述信息判断，反应的最佳pH范围是___________，最佳投料比是___________。 (2)生物方法是O2在硝化细菌作用下，将水体中的NH4+转化为NO2-之后，在氧气较少的环境下，NO2-又可以在反硝化细菌的作用下与NH4+反应，使氮以N2形式放出。生物方法相对于化学方法的优势是___________ (任写一点)。 【答案】(1) ①. 7.7-8.8 ②. 3.25 (2)反应温和、对环境污染小 【解析】(1)由信息可知，反应的最佳pH范围是7.7-8.8，最佳投料比是3.25，此时氨氮脱除率较高； (2)生物方法相对于化学方法的优势是反应温和、对环境污染小。 考向7含氮化合物的污染治理 (上海市格致中学2023-2024学年高一下学期期中)NO、NO2是重要的大气污染源，常采用还原转化法和碱液吸收法进行处理。 (1)在400℃、有催化剂的条件下，NH3能把NO还原成无毒气体。该反应的化学方程式为______。 (2)用石灰乳进行吸收NO、NO2的混合气体时，若所得产物中氮元素只有一种化合价，则混合气体中NO、NO2的物质的量之比为______。 用石灰乳进行吸收NO、NO2的混合气体时，若所得产物中氮元素只有一种化合价， 水体中的含氮污染物主要是氨氮(含NH3或NH4+)、NO3-和NO2-，极易造成水体富营养化。用NaClO处理废水时，水体中的氨氮可以转化为N2除去。氨氮去除率随pH的变化如下图所示： 已知：氧化性：HClO＞ClO-，还原性：NH3＞NH4+。 (3)pH＜4的废水中，氨氮主要以______(填“NH3”或“NH4+”)形式存在。此时，NaClO与氨氮反应的离子方程式为______。 (4)废水pH在3~6之间时，氨氮去除率随pH升高而上升的可能原因是______。 处理废水时，NaClO与氨氮的比例也会影响治理效果。已知：(氨氮)对氨氮去除率和总氮去除率的影响如下图所示： 总氮去除率是指除去的氮元素占水体中总含氮量的百分比。 (5)当(氨氮)时，氨氮去除率越高，总氮去除率下降。产生这一现象的可能原因是______。 (6)某废水中以氮元素计的氨氮浓度为，向1L废水中加入等体积NaClO溶液，上述浓度降为，计算该NaClO溶液的物质的量浓度______。(写出计算过程，结果保留2位有效数字，假设溶液体积可以相加) 【答案】(1) (2)1∶1 (3)①NH4+ ②. (4)随着pH升高，氨氮废水中NH3含量增大，氨氮更易被氧化 (5)NaClO的投入量过大，把氨氮氧化为NO3- (6) 【解析】(1)在400℃、有催化剂的条件下，NH3能把NO还原成无毒气体N2，根据原子守恒可知其化学方程式为； (2)NO、NO2与Ca(OH)2会发生归中反应：，根据方程式要知混合气体中NO、NO2的物质的量的比是1：1； (3) pH＜4的废水中，溶液呈酸性，所以氨氮主要以NH4+形式存在；次氯酸钠将NH4+氧化成氮气，本身被还原成Cl-，利用化合价升降法进行配平，其反应的离子方程式为； (4)根据NH3比NH4+更易被氧化，进水pH为3～6之间时，氨氮废水中NH3含量增大，氨气更容易被氧化，故选随着pH升高，氨氮废水中NH3含量增大，氨氮更易被氧化； (5)当时，NaClO的投入量过大，则溶液中NaClO的浓度较大，能把氨氮氧化为NO3-，所以总氮去除率下降，故选NaClO的投入量过大，把氨氮氧化为NO3-； (6)废水中氨氮浓度为，加入NaClO溶液处理后，氨氮浓度下降为20mg·L-1，体积为2L，则氨氮质量为，与NaClO反应的氨氮质量为，物质的量为，根据反应中ClO-与NH4+化学计量系数之比等于物质的量之比，则需要的NaClO的物质的量为。 考向8氮及其化合物 (上海中学东校2023-2024学年高一下学期期中)1．农业上可作为氮肥直接使用的是___________。 A．氮气 B．硝酸 C．尿素 D．草木灰 【答案】C 【解析】A项，氮气不能被大多数植物直接吸收利用，不可以作为氮肥直接使用，A错误；B项，硝酸是强酸并具有氧化性，作为氮肥会使农作物腐烂掉，并会严重破坏土壤的结构、酸碱性，不可以作为氮肥直接使用，B错误；C项，尿素中含有氮元素，且尿素较稳定，可作为氮肥直接使用，C正确；D项，草木灰的成分是碳酸钾，不含氮元素，不能做氮肥，D错误；故选C。 2．下列过程中不属于氮的固定的是___________。 A．氮气在根瘤菌作用下生成NO3- B．工业合成氨 C．氨气转化为氯化铵晶体 D．雷雨天产生NO 【答案】C 【解析】将大气中游离态的氮(N2)转化为氮的化合物的过程叫做氮的固定。A项，氮气在根瘤菌作用下生成NO3-，属于生物固氮，A不符合题意；B项，工业上用N2和H2在高温、高压和催化剂条件下化合生成NH3，属于氮的固定，B不符合题意；C项，氨气和氯化氢可化合生成氯化铵，NH3不属于游离态的氮，不属于氮的固定，C符合题意；D项，雷雨天气，空气中的N2和O2在闪电作用下生成NO，属于氮的固定，D不符合题意； 故选C。 3．合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义，其在工农业生产中也有着广泛的应用。 (1)写出氨两种重要用途___________、___________。 (2)下列关于氨气和氨水的叙述中，错误的是___________。 A．氨分子的空间结构是三角锥形 B．氨水中氮元素以NH3、NH3·H2O两种形式存在 C．氨在常温下是无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水 D．NH3·H2O不稳定，易分解放出氨气 【答案】(1) ①作制冷剂 ②生产化肥 (2)B 【解析】(1)液态氨汽化时会吸收大量的热，故用作制冷剂；氨气是制作氮肥的原料，用于生产化肥； (2)A项，NH3的空间构型为三角锥形，A正确；B项，氨水主要成分为NH3、NH3⋅H2O、NH4+，B错误；C项，氨在常温下是无色、有刺激性气味、极易溶于水的气体，C正确； D项，NH3⋅H2O受热易分解生成氨气，D正确；故选B。 4．1mol氨气分解成氮气和氢气要吸收46.19kJ热量，下列热化学方程式中正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】1mol NH3分解成氮气和氢气要吸收46.19kJ的热量，则热化学方程式为； A项，未标明物质状态，A错误；B项，，B错误；C项，未标明物质状态，C错误；D项，1mol NH3分解成氮气和氢气要吸收46.19kJ的热量，则热化学方程式为，D正确；故选D。 5．实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是___________。 A．固态氯化铵加热分解 B．固体氢氧化钠中滴加浓氨水 C．氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 D．固态氯化铵与氢氧化钙混合加热 【答案】BD 【解析】A项，固体氯化铵分解，虽然有NH3生成，但同时又生成了HCl，两者冷却后又生成NH4Cl固体，不适用于制备氨气，A错误；B项，固体氢氧化钠中滴加浓氨水，NaOH溶于水后放热，导致溶液温度升高，同时增加了溶液中OH-的浓度，都有利于NH3的逸出，B正确；C项，NH4Cl溶液与NaOH溶液共热，虽然能生成NH3，但NH3易溶于水，在实验室中通常不采用溶液加热法制备NH3，C错误；D项，在实验室制备氨气通常采用固体氯化铵和氢氧化钙混合加热法，D正确；故选BD。 6．下列关于铵盐的叙述中，错误的是___________。 A．易溶于水 B．都是共价化合物 C．受热分解 D．与碱共热产生氨气 【答案】B 【解析】A项，铵盐都易溶于水，A正确；B项，铵盐都是离子化合物，B错误；C项，铵盐受热易分解，C正确；D项，铵盐与碱共热产生氨气，D正确；故选B。 7．检验某氨化铵固体中含有NH4+的实验操作方法是___________。 【答案】取待测液少许置于试管中，加入过量的浓氢氧化钠溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若试纸变蓝，则证明溶液里含有铵根,反之则溶液里不含铵根 【解析】取待测液少许置于试管中，加入过量的浓氢氧化钠溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若试纸变蓝，则证明溶液里含有铵根，反之则溶液里不含铵根。 8．在一定温度和压强下将充满N2和NO2混合气体的试管倒立在水中，经过足够的时间后，试管内气体体积缩小为原体积的3/5，则原混合气体中N2和NO2气体的体积比是___________。 A．2：3 B．3：2 C．3：5 D．5：3 【答案】A 【解析】根据题设条件，可以采用差量法进行计算。设原体积为V，则可建立如下关系： 所以，，；故选A。 9．硝酸是工业生产中的常用强酸，且其性质具有强氧化性。 (1)下列反应中，硝酸既表现酸性又表现氧化性的是___________。 A．FeO与稀硝酸反应 B．Fe2O3与浓硝酸反应 C．CuO与浓硝酸反应 D．Al(OH)3与稀硝酸反应 (2)向硝酸钡溶液中通入下列气体，能产生白色沉淀的是___________。 A．CO2 B．SO2 C．H2S D．NH3 【答案】(1)A (2)B 【解析】(1)A项，FeO与稀硝酸反应会发生氧化还原反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，硝酸既表现酸性又表现氧化性，A正确；B项，Fe2O3与浓硝酸反应，硝酸只表现酸性，B错误；C项，CuO与浓硝酸反应，硝酸只表现酸性，C错误；D项，Al(OH)3与稀硝酸反应，硝酸只表现酸性，D错误；(2)A项，二氧化碳不能与硝酸钡发生反应，A错误；B项，二氧化硫溶于水会与水反应生成亚硫酸，使水溶液呈酸性，硝酸根在酸性环境下具有强氧化性，能够将二氧化硫氧化成硫酸根，从而生成硫酸钡白色沉淀，B正确；C项，硫化氢溶于水，水溶液呈酸性，酸性环境下硝酸根将硫化氢氧化成硫单质，是淡黄色沉淀，C错误；D项，氨气溶于水会与水反应生成一水合氨，一水合氨不与硝酸钡反应，D错误；故选B。 10．硫氰化钾(KSCN)在有机合成中具有重要应用，但会污染环境。预测浓硝酸能与KSCN反应以消除污染，现通过如下实验进行探究。 已知SCN能被氧化为黄色的(SCN)2，(SCN)2可聚合为红色的(SCN)x。 (1)取2mL浓硝酸于试管中，向其中滴加5滴1mol/L的KSCN溶液，溶液立即变红，静置一段时间后，试管内突然剧烈反应，红色褪去，放出大量红棕色气体。一开始溶液立即变红是因为生成了___________(填化学式)。KSCN中S元素的化合价为-2，预测剧烈反应后含硫产物可能是___________(填微粒符号)。 (2)将(1)实验放出的气体通入Ba(OH)2和NaOH的混合溶液中，有白色沉淀生成。将过滤、洗涤后的白色沉淀置于试管中，加入过量稀硝酸，沉淀完全溶解。白色沉淀为___________。 (3)经检验(1)实验放出的红棕色气体中含NO2，但NO2不一定是SCN-的氧化产物，理由是___________。 【答案】(1)①(SCN)x ②SO42- (2)BaCO3 (3)NO2可能是硝酸的还原产物或硝酸的分解产生 【解析】 (1) 取2mL浓硝酸于试管，滴加5滴1mol⋅L−1 KSCN溶液，SCN−能被氧化为(SCN)2，(SCN)2迅速聚合为红色的(SCN)x，所以溶液立即变红是因为生成了(SCN)x；SCN−中S的化合物价为-2价，表现较强的还原性，可能被氧化为SO42-； (2)若气体中含有SO2，遇到Ba(OH)2，生成BaSO3沉淀，加入硝酸发生氧化还原生成不溶于水的BaSO4沉淀，加入硝酸将沉淀完全溶解，说明该沉淀为BaCO3； (3)硝酸不稳定，易分解生成NO2，NO2可能是硝酸的还原产物或硝酸的分解产生，故不一定是SCN−的氧化产物。 考向9“三酸”工业 (上海市格致中学2023-2024学年高一下学期期中) 盐酸、硫酸、硝酸是三种最常用的工业强酸，也是无机化工的支柱之一。 (1)盐酸的生产原料来自氯碱工业。用离子方程式表示氯碱工业的反应原理______。 (2)采用离子交换膜电解槽进行氯碱工业生产时，离子交换膜能有效防止阳极生成的______(填化学式，下同)与电解液中的某种离子反应，从而避免产品NaOH溶液中产生______杂质。 (3)HCl(g)经水吸收得到盐酸。以下适合作为HCl(g)吸收装置的是______。 硫酸工业的造气阶段涉及两种原理： 原理1：S＋O2SO2；原理2：4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2。 (4)用单线桥法标出原理2的电子转移方向和数目______。 (5)从原料利用率的角度对原理1和原理2做出评价。______。 硝酸工业以氨气为原料进行生产。 (6)若消耗44.8m3(标准状况)的氨气，氨气的总转化率为96%，则可以得到质量分数为63%的硝酸______kg。 已知：氨气的总转化率 (7)任举一例浓硝酸和浓硫酸化学性质的相同点______。 (8)以下对于“三酸”工业的叙述正确的是______。 A．生产原理都涉及到氧化还原反应 B．生产过程都使用了合适的催化剂 C．生产原料都是自然界广泛存在的物质 【答案】(1)2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑ (2) ①. Cl2 ②. NaClO (3)A (4) (5)原理1为化合反应，原料的利用率为100%，符合原子经济性原则，原理2中S原子被完全利用，但不符合原子经济性原则 (6)192 (7)酸性、强氧化性、腐蚀性等(任写一点) (8)A 【解析】 【解析】工业制盐酸时，先电解饱和食盐水制得烧碱、氢气和氯气，再将氢气在氯气中燃烧制得盐酸；工业制HNO3时经历三步反应：氨催化氧化生成一氧化氮、一氧化氮转化为二氧化氮、二氧化氮与水反应制取硝酸；工业制硫酸时经历三步：煅烧硫铁矿、二氧化硫催化氧化、三氧化硫用水吸收制取硫酸， (1)氯碱工业中，用电解饱和食盐水制取烧碱、氯气等，用离子方程式表示的反应原理：2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑。 (2)采用离子交换膜电解槽进行氯碱工业生产时，阳极产生Cl2，阴极产生H2和NaOH，若Cl2与NaOH相遇，会发生反应生NaClO等，则离子交换膜能有效防止阳极生成的Cl2与电解液中的OH-反应，从而避免产品NaOH溶液中产生NaClO杂质。 (3)工业上用水吸收HCl(g)时，采用逆流原理，以增大HCl(g)与水的接触面积，提高吸收效率，则吸收装置的是A。 (4)原理2：4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，Fe由+2价升高到+3价，S由-1价升高到+4价，O元素由0价降低到-2价，则FeS2是还原剂，O2是氧化剂，则用单线桥法标出原理2的电子转移方向和数目为。 (5)原理1：S＋O2SO2，原理2：4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，原理1中原子的利用率高于原理2，则从原料利用率的角度对原理1和原理2做出评价：原理1为化合反应，原料的利用率为100%，符合原子经济性原则，原理2中S原子被完全利用，但不符合原子经济性原则。 (6)利用氮元素守恒可建立关系式：NH3——HNO3，若消耗44.8m3(标准状况)的氨气，氨气的总转化率为96%，则可以得到质量分数为63%的硝酸=192kg。 (7)浓硝酸是挥发性酸，具有腐蚀性、不稳定性、强氧化性，浓硫酸具有难挥发性、酸性、腐蚀性、吸水性、脱水性和强氧化性，任举一例浓硝酸和浓硫酸化学性质的相同点：酸性、强氧化性、腐蚀性等(任写一点)。 (8)A项，工业制HNO3时经历三步反应：氨催化氧化生成一氧化氮、一氧化氮转化为二氧化氮、二氧化氮与水反应制取硝酸，三步反应都是氧化还原反应；工业制硫酸时经历三步：煅烧硫铁矿、二氧化硫催化氧化、三氧化硫用水吸收制取硫酸，前两步反应都是氧化还原反应；工业制盐酸时，先电解饱和食盐水制得氢气和氯气等，再将氢气与氯气在点燃条件下反应生成氯化氢，溶于水制得盐酸，前两步都为氧化还原反应，则它们的生产原理都涉及氧化还原反应，A正确；B项，氨催化氧化使用催化剂，二氧化硫催化氧化生成三氧化硫，生产过程都使用了合适的催化剂，制取盐酸过程不需要催化剂，B错误；C项，工业制硫酸的原料是硫黄或硫铁矿石，是自然界广泛存在的物质，但工业制硝酸的原料氨，来自氮气与氢气的合成，不是自然界广泛存在的物质，工业制盐酸时，原料为食盐水，是自然界广泛存在的物质，C错误；故选A。 15 / 25 学科网（北京）股份有限公司 $$