7.2 重要的含氮化工原料（举一反三专项训练，江苏专用）【上好课】化学苏教版必修第二册

第二单元 重要的含氮化工原料 题型01 氨气结构和物理性质 题型02 氨气化学性质 题型03 氨气用途 题型04 氨气实验室制法 题型05 硝酸的性质 题型06 硝酸工业制法 题型07 氮及其化合物的转化关系 题型08 含氮化合物与环境污染 题型01 氨气结构和物理性质 一、氨的分子结构和物理性质 电子式 结构式 密度 颜色 气味 沸点 水溶性 比空气小(0.771 g/L) 无色 强烈刺激性气味 -33.5 ℃易液化 极易溶于水(1∶700) 二．喷泉实验 (1)原理：烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，利用大气压将烧瓶下面容器中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。 (2)装置：实验成功关键是装置气密性良好；圆底烧瓶要干燥；装置内气体的纯度要高。 (3)常见的组合： 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、H2S NO2 NO、O2、(4∶3) NO2、O2(4∶1) 吸收剂 水、NaOH溶液 水 NaOH溶液 水 水 水 【温馨提示】①氨的水溶液叫做氨水。氨易液化(液态的氨称为液氨)。液氨汽化时要吸收的量的热，使周围温度急剧下降，因此，液氨常用作制冷剂。 ②常见喷泉实验装置： 图甲装置形成“喷泉”是因为烧瓶内气体极易溶于烧杯和胶头滴管中的液体，使烧瓶内的压强减小而产生压强差，烧杯中的液体被压入烧瓶内形成“喷泉”。 图乙装置形成“喷泉”可采用使烧瓶受热的方法，瓶内气体膨胀，打开止水夹，止水夹下部导管中的空气受热排出，烧瓶内的气体与液体接触而溶解，使烧瓶内压强减小形成压强差而形成“喷泉”。 图丙装置中锥形瓶内的物质反应产生气体或锥形瓶中液体受热挥发出气体(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶中压入烧瓶中形成“喷泉”。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理。 【典例1】（24-25高一下·江苏无锡·期末）下列实验装置不能达到实验目的的是 A．用装置甲做的喷泉实验 B．用装置乙验证与浓硝酸反应放热 C．用装置丙验证易溶于水 D．用装置丁验证已经集满 4．（24-25高一下·江苏淮安·期中）氨的喷泉实验体现了氨的下列性质中的 A．碱性气体 B．极易溶解于水 C．易液化 D．氧化性 【变式1-1】（24-25高一下·江苏无锡·阶段练习）下列实验装置不能达到实验目的的是 A．SO2喷泉实验 B．验证Cu与浓硝酸反应热量变化 C．制取NH3 D．验证NH3溶于水 A．A B．B C．C D．D 【变式1-2】（24-25高一上·江苏南通·期末）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 A．易溶于水，可用作制冷剂 B．受热易分解，可用作化肥 C．具有两性，可用于电解冶炼铝 D．能与盐酸反应，可用于治疗胃酸过多 【变式1-3】（23-24高一下·江苏无锡·期中）下列实验装置不能达到实验目的的是 A．用SO2做喷泉实验 B．收集NO C．验证氨气易溶于水 D．验证酸性：H2CO3>H2SiO3 A．A B．B C．C D．D 题型02 氨气化学性质 一．氨的化学性质 (1)与水反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH-。氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。 【温馨提示】①NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，在推断题中作为解题突破口。 ②氨气溶于水得氨水，显碱性，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NH、OH-、H＋。NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。 (2)与酸的反应：蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。 化学方程式为HCl＋NH3=NH4Cl、NH3＋HNO3=NH4NO3. (3)与盐溶液的反应：过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH(氢氧化铝不溶于氨水)。 (4)氨气的还原性 ①催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。氧化剂为O2，还原剂为NH3. ②被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。 ③被氯气氧化：2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl。 【典例2】（24-25高一下·江苏南京·期中）实验室用如图装置制氨气并验证氨气的某些化学性质，能达到实验目的的是 A．制备NH3 B．干燥NH3 C．验证氨气具有还原性 D．吸收尾气 A．A B．B C．C D．D 【变式2-1】（24-25高一下·江苏南通·期中）下列类似现象的反应原理相同的是 A．或均能使品红溶液褪色 B．铜片或铁片置于冷的浓硫酸中均无明显现象 C．浓氨水与浓硝酸或浓盐酸靠近时均有白烟生成 D．在试管底部加热或，一段时间后试管底部固体消失，试管壁上出现固体 【变式2-2】（25-26高一上·江苏苏州·阶段练习）阅读下列资料，完成下面小题。 是合成氨的重要原料。可在中燃烧生成；广泛用于硝酸、侯氏制碱、化肥等工业；也是其他含氮化合物的生产原料。金属钠与液氨缓慢反应放出气体，同时生成，遇水转化为。氨水可用于吸收废气中的，废水中的氨氮(主要以、、形式存在)可用溶液将其氧化为而除去。 5．下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 A．氨气极易溶于水，液氨可用作制冷剂 B．二氧化氮能被氧气完全氧化 C．冷的稀硝酸化学性质稳定，可保存在铝、铁的容器中 D．硝酸含有氮元素，可用作化肥 6．在指定条件下，下列选项中的物质间转化可以实现的是 A． B． C．(稀) D．(饱和) 7．下列化学反应表示不正确的是 A．合成氨反应： B．液氨与金属钠反应： C．过量氨水与废气中的反应： D．常温，pH为4的氨氮废水与反应： 【变式2-3】（24-25高一下·江苏宿迁·期末）阅读下列材料，回答以下3个问题： 硫、氮及其化合物有重要的应用。地壳中的含硫矿物通过火山爆发等方式可释放出、硫单质、，这些物质可进一步转化为亚硫酸、硫酸及其盐。工业利用氮气与氢气合成氨，以氨为原料经一系列反应制取硝酸。氨易液化，液氨能与钠反应置换出氢气。碱性条件下，NaClO氧化可制备肼()。肼常用作火箭燃料。中的一个H原子被—OH取代可形成羟胺()，羟胺可用作油脂工业中的抗氧化剂。 8．下列物质性质与用途具有对应关系的是 A．S单质为淡黄色固体，可制备硫化橡胶 B．浓硫酸具有脱水性，可用作干燥剂 C．分子难溶于水，可用作保护气 D．具有还原性，可用作油脂工业中的抗氧化剂 9．下列说法正确的是 A．属于离子化合物 B．、、互为同位素 C．氨气与氯化氢反应生成氯化铵属于氮的固定 D．含氮化合物碳酸氢铵、尿素是常用的氮肥 10．下列化学反应方程式表示不正确的是 A．硫化氢气体与二氧化硫气体发生反应： B．氨为原料制硝酸的第一步反应： C．液氨与钠反应： D．NaClO溶液氧化制备： 题型03 氨气的用途 1.氨的用途 (1)液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。 (2)制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。 【温馨提示】①液氨与氨水的有何区别： 液氨 氨水 物质成分 纯净物(非电解质) 混合物(NH3·H2O为弱电解质) 粒子种类 NH3分子 NH3、NH3·H2O、H2O、NH、OH-、H＋ 主要性质 不具有碱性 具有碱的通性 存在条件 常温常压下不能存在 在常温常压下可存在 ②氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨作为制冷剂，是利用了氨气易液化变为液体，且液氨变为气体时会吸收大量的热。缺点是有刺激性气味、有毒、可以燃烧和爆炸。 ③浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸遇氨会产生白烟，利用这点可以检验浓氨水或氨的存在。硫酸、磷酸等难挥发性酸虽能与氨反应生成铵盐，但不会产生白烟。氨易跟酸反应生成盐，故不能用浓硫酸来干燥氨。 ④③生产氯气的化工厂常用浓氨水来检测生产设备和管道是否漏气，如有白烟产生，则说明已发生漏气。化学方程式为：2NH3+3Cl2=N2+6HCl、NH3＋HCl=NH4Cl。 【典例3】（24-25高一下·江苏淮安·期中）阅读下列材料，完成下列小题： N、P为第VA族元素。、是氮的常见氢化物，是人工固氮的产物，易液化、极易溶于水，广泛用于生产铵盐、硝酸、纯碱、医药等。常温下为液体，具有很高的燃烧热（）。次磷酸（）是一元弱酸，具有较强还原性，可将溶液中的转化为银，自身变为，用于化学镀银。磷化镓（GaP）的结构与晶体硅类似，是第三代半导体研究的热点。 6．下列有关物质的结构与性质、性质与用途具有对应关系的是 A．易溶于水，可作制冷剂 B．的键能大于，的热稳定性大于 C．易与酸反应，可用于制硝酸 D．GaN硬度大，可用作半导体材料 7．下列化学反应表示正确的是 A．工业上生产纯碱： B．与足量的NaOH溶液反应： C．用于化学镀银： D．燃烧的热化学方程式：   【变式3-1】（23-24高一下·江苏宿迁·期中）某市民闻到买来的大虾有一股刺鼻的氨水味，他联想到液氨是制冷剂，认为虾的氨水味肯定是因为冷冻处理时的氨污染。而大学食品系教授指出海虾的消化道里也能分解出氨，至于氨作为制冷剂而导致虾有氨水味，这个原因得到了否定。下列关于氨水的说法不正确的是 A．氨水和液氨不同，氨水是由多种粒子构成的，液氨的组成中只有氨分子 B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(水除外) C．氨水显弱碱性，故通常保存在金属容器中 D．将224m L（标准状况）氨气溶于水，配成100 m L溶液，则所得氨水中NH3的物质的量浓度为0.1 mol·L－1 【变式3-2】（23-24高一下·江苏连云港·期中）下列含氮物质的性质与用途具有对应关系的是 A．氨水显弱碱性，可用作化肥 B．氮气性质稳定，可用于合成氨 C．浓硝酸有强氧化性，可用于制备硝酸铵 D．液氨汽化时吸收大量的热，可用作制冷剂 【变式3-3】（24-25高一下·江苏连云港·期中）阅读下列材料，完成小题： 氮及其化合物用途广泛。合成氨是工业上主要生产的途径，不仅可生产氮肥(如)、火箭燃料肼(液态，燃烧1mol肼生成液态水时放出622kJ热量)，还能通过催化氧化生产。水体中的和大气中的均是污染物，纳米铁粉可用于水体中的去除，通过催化还原技术，可将柴油车尾气中的转化为。 1．下列物质性质与用途具有对应关系的是 A．易液化，可用于工业制硝酸 B．具有还原性，可用作火箭的燃料 C．无色无味，可用作焊接保护气 D．极易溶于水，液氨可用作制冷剂 2．下列化学反应表示不正确的是 A．处理的反应： B．溶液吸收的离子反应： C．硝酸工业中的催化氧化： D．的燃烧： 3．下列有关反应描述正确的是 A．工业合成氨属于氮的固定 B．升高温度，一定能提高还原的速率 C．转化为断裂了键，生成了键 D．相同条件下纳米铁粉中混有适量活性炭，对水体中的去除率没有影响 题型04 氨气实验室制法 氨的实验室制法 制备原理 制备装置 净化装置 装有碱石灰的干燥管(NH3具有碱性，不与碱石灰反应) 不用浓硫酸和无水氯化钙(NH3能被浓硫酸和无水氯化钙吸收) 收集装置 向下排空气法(NH3的密度远小于空气，且常温下不与空气成分反应) 不采用排水法(NH3极易溶于水) 验满方法 将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色(氨水显碱性)     将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生(氨气遇挥发性酸反应生成固体铵盐小颗粒) 尾气处理 试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球(可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气) 2.实验室制取氨的其他方法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 浓氨水＋固体NaOH 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 浓氨水＋固体CaO 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； 【温馨提示】①实验中棉花的作用是防止NH3与空气对流，提高NH3的纯度和收集速度，浸湿后可吸收多余的NH3防止污染空气。 ②实验室一般用氯化铵或硫酸铵与Ca(OH)2反应制取氨，不能用NaOH代替Ca(OH)2，因为NaOH其易潮解，成本高。 ③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。 ④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。在尾气吸收时要防止倒吸，常采用的装置如图： 【典例4】（24-25高一下·江苏扬州·期中）实验室用下列装置进行的制备和性质验证，能达到实验目的的是 A．用图甲装置生成 B．用图乙装置干燥 C．用图丙装置验证具有还原性 D．用图丁装置收集 【变式4-1】（24-25高一下·江苏无锡·期中）实验室利用下列装置制取收集氨气，能够达到实验目的的是 A．制取氨气     B．干燥氨气 C．收集氨气 D．尾气吸收 A．A B．B C．C D．D 【变式4-2】（24-25高一下·江苏苏州·期末）如图所示，实验室制取并通入溶液，当生成的蓝色沉淀转化为深蓝色溶液时，再加入乙醇可析出晶体。下列说法不正确的是 A．试管中加入和制取 B．离子中键数为 C．晶体在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度 D．装置中的仪器和均可防止倒吸 【变式4-3】（24-25高一下·江苏盐城·期中）阅读下列资料，完成下列3个小题。 元素周期表中A族元素及其化合物作用广泛。液氨常用作制冷剂。能与多种物质发生反应，能与结合生成，加热条件下，能将CuO还原成Cu。可用于制取肼()和尿素[]等，工业上常用浓氨水检验输送氯气的管道是否泄漏，泄漏处有白烟生成。工业合成氨的化学反应为  。肼()的燃烧热为624kJ/mol，是常用的火箭燃料；铅锑合金一般用作铅蓄电池的负极材料。 1．氮及其化合物的转化具有重要应用，下列说法正确的是 A．栽种豆科植物作“绿肥”属于人工固氮 B．液氨用作制冷剂是由于氨气分子与水分子之间存在分子间氢键 C．尿素[]属于含氮量较高的固态氮肥 D．1mol氮气与3mol氢气混合后充分反应放出热量92.4kJ 2．实验室制取并探究其性质，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是 A．用装置甲制取 B．用装置乙干燥 C．用装置丙收集 D．用装置丁探究的还原性 3．下列化学反应表示不正确的是 A．肼的燃烧：   B．侯氏制碱法： C．氯气检漏： D．铅蓄电池放电时的负极反应： 题型05 硝酸的性质 一硝酸 1.物理性质 无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 2.化学性质 (1)不稳定性： 。 (2)强氧化性：硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 (3)实验探究： 实验装置 稀硝酸 浓硝酸 实验现象 反应缓慢，有少量气泡产生，溶液变蓝 试管口有红棕色气体产生 反应剧烈，有大量气泡产生，溶液变蓝，液面上有红棕色气体产生 实验结论 铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO  气体 铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO2气体 ①与金属反应 稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(填化学方程式，下同)。 浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 ②与非金属(如C)反应： 。 ③与还原性化合物反应： 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：。 3.硝酸的保存 (1)硝酸保存：棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。 (2)存放的浓硝酸中，因分解产生的NO2溶于HNO3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe3＋而呈黄色不同。 【温馨提示】①质量分数为69%的硝酸为浓硝酸，质量分数为98%以上的硝酸为发烟硝酸。因此浓硝酸为混合物。 ②常温下，铁、铝遇浓HNO3会发生钝化，所以可用铁或铝制容器来盛装浓HNO3. ③浓硝酸和浓盐酸按1：3的体积比配制成的的混和溶液叫“王水”。王水的氧化能力比硝酸强，不溶于硝酸的金(Au)和铂(Pt)，可以溶解在王水中。 ④HNO3与金属反应一般不能产生H2.硝酸既表现氧化性又表现酸性。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3. 【典例5】（24-25高一下·江苏常州·期中）1.12g铜镁合金完全溶解于50mL63%的浓硝酸(密度为1.40g/mL)中，得到和NO的混合气体1120mL(换算为标准状况)，(忽略反应前后溶液体积变化)。向反应后的溶液中逐滴加入溶液，当金属离子刚好全部沉淀，得到2.14g沉淀。下列正确的是 A．该合金中 B．合金完全溶解时，溶液中 C．刚好得到2.14g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是750mL D．混合气体中的体积分数是20% 【变式5-1】（24-25高一下·江苏淮安·期中）下列有关浓硝酸说法不正确的是 A．见光易分解，所以保存在棕色瓶中 B．常温下与铁或铝不反应，所以用铁质或铝制容器储运浓硝酸 C．易挥发，露置在空气中浓度会减小 D．用玻璃棒蘸取浓硝酸，靠近蘸有浓氨水的玻璃棒会冒白烟 【变式5-2】（25-26高一上·江苏苏州·阶段练习）某废旧电路板主要含有Cu、Zn、Ag、Au(均以单质形式存在)，经“硝酸酸浸-萃取”可回收其中的Cu元素。 (1)硝酸酸浸。向废旧电路板中加入足量硝酸，Ag或比Ag金属活动性更高的金属被转化成硝酸盐。 ①配平以下Cu与反应的化学方程式 ：__________________。 ②硝酸酸浸后，除外，溶液中大量存在的阳离子还有 。 ③Zn与硝酸反应过程中还有少量生成，利用化学方程式解释原因 。 (2)萃取提铜。利用有机萃取剂AM5640(密度比水小)可以专一性萃取酸浸滤液中的，萃取率与滤液pH的关系如图所示。 ①萃取前加碱调节pH以提高萃取率，最佳pH范围是 。 ②提高萃取率的方法有 、 。 ③取有机层反萃取可得溶液。为测定该溶液的浓度，需先配制0.1000 的标准溶液。若配制时容量瓶未预先烘干，其余操作正常进行，则最终所得溶液的浓度 (选填“>”、“<”或“=”)0.1000 。 ④取25.00 mL反萃取后所得溶液，加入过量KI固体，发生反应；充分反应后，用滴定反应生成的，发生反应，消耗的溶液20.00 mL。计算该溶液的物质的量浓度 。 【变式5-3】（24-25高一下·江苏常州·期中）铁黄(FeOOH)属于铁基颜料，可用硫酸渣(主要成分为)为原料来制备，工艺流程如图所示。 已知：①“还原”时，发生反应，(未配平)； ②不溶于稀，可溶于稀硝酸。下列说法错误的是 A．的电子式为 B．溶于稀硝酸时可能生成、NO和等物质 C．“还原”时，氧化产物与还原产物的物质的量之比为 D．“沉降、氧化”时，整个过程可用离子方程式表示如下： 题型06 硝酸工业制法 一、硝酸的工业制备 (1)氨在催化剂、加热条件下氧化为NO：。 (2)NO被空气氧化为NO2：2NO＋O2=2NO2。 (3)NO2溶于水制备HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。 4.用途 硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料、盐类等。 【典例6】（24-25高一下·江苏常州·期中）氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。 则下列说法错误的是 A．氧化炉中发生反应的化学方程式： B．图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为 C．为避免硝酸工业尾气中的氮氧化物污染环境，可用NaOH溶液吸收 D．工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸是因为铝和浓硝酸不反应 【变式6-1】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）据史料记载，我国在明代就有了利用绿矾()和制备硝酸的工艺，其主要流程如图所示。已知“煅烧”后产生、和三种气体。 下列说法不正确的是 A．“煅烧”过程中铁元素的化合价升高 B．将“煅烧”产生的三种气体通入溶液，产生两种白色沉淀 C．“吸收”过程中发生的氧化还原反应为： D．加入硝酸钾制得硝酸是因为硝酸的沸点低于硫酸 【变式6-2】（24-25高一下·江苏苏州·期中）既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。合成氨和氨氧化制硝酸的流程示意图如下。下列说法不正确的是 A．利用易液化的性质，在氨分离器中液化分离出 B．氧化炉中被氧化成，进入吸收塔与水反应生成 C．物质W可以是空气，也可以是 D．可以将尾气通入溶液或溶液来处理 【变式6-3】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）氨氧化法生产硝酸的主要流程如下： 下列有关说法不正确的是 A．“氧化”时，在Pt催化、840~880℃条件下与反应转化为。氨催化氧化的化学方程式为： B．“热交换”过程中会被氧化为 C．“气液分离”时，得到少量稀硝酸的反应为 D．投料时提高比值，更有利于提高“氧化”过程中的含量 题型07 氮及其化合物的转化关系 一、氮及其化合物的转化关系 1.氮元素的“价—类”二维图 氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。 2.含氮元素物质之间的转化关系 3.主要化学反应 (1)工业合成氨：； (2)实验室用NH4Cl固体制NH3： ； (3)NH3的催化氧化：； (4)NO2溶于水：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO； (5)Cu溶于稀HNO3：； (6)Cu溶于浓HNO3： ； (7)炽热的炭在浓硝酸中燃烧： ； (8)浓硝酸见光分解： 。 【典例7】（24-25高一下·江苏南京·期末）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．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” B．侯氏制碱法以H2O、NH3 、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3 D．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 【变式7-1】（24-25高一下·江苏连云港·期中）阅读下列材料，完成下面小题。 氮是参与生命活动的重要元素。自工业革命以来，人类活动大大加剧了含氮化合物在大气圈和水圈中的总流量，如化石燃料燃烧时产生的高温可使氮气转变为氮氧化物，从而对生态平衡产生了严重影响。从化学的视角深刻理解氮循环，是化学学科的重要研究内容和责任。 7．煤燃烧时，烟气中NO含量随温度和氧气含量的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．燃煤过程中发生了氮的固定 B．燃煤温度越高污染越重 C．煤燃烧不影响自然界氮循环 D．含氧量越高越容易生成NO 8．下列有关氮的化合物的说法错误的是 A．可用排水法收集 B．铵盐与强碱反应放出，可利用这一性质检验的存在 C．浓硝酸可保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处 D．的喷泉实验说明极易溶于水 9．氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是 A．工业制硝酸过程中的物质转化： B．用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气： C．氮气、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐之间的转化构成了自然界“氮循环”的一部分 D．常温下可以用铁制容器来盛装浓硝酸 【变式7-2】（24-25高一下·江苏苏州·期中）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．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：(稀) B．工业制硝酸过程中的物质转化： C．洗车尾气催化转化器中发生的主要反应： D．工业上用尿素、及溶液制备的离子反应方程式： 【变式7-3】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）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)氮元素在元素周期表中的位置是 。 (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，发生的总反应方程式为 ，理论上每生成1mol时，转移的电子为 mol。 ②由图可知，净化装置中发生的反应为催化剂作用下一氧化碳与一氧化氮和氧气反应生成氮气和水，反应的化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2，由方程式可知，反应生成1mol氮气时，反应转移电子的物质的量为8mol，故答案为：2NO+O2+4CO4CO2+N2；8。 题型08 含氮化合物与环境污染 知识积累 一、1.空气中SO2和NO2的主要来源 (1)煤、石油和某些金属矿物中含有硫或含硫化合物； (2)汽车尾气中除含有氮氧化物外，还含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物和颗粒等， 严重污染大气，破坏环境。 2.氮氧化物的危害 (1)SO2和NO2是主要的大气污染物，它们能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病； (2)溶于水形成酸雨(pH小于5.6 的雨水)：NOx排入大气中，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。破坏农作物、草原、森林，使土壤、湖泊酸化；加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。 (3)形成光化学烟雾：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。 (4)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。 (5)NO与血红蛋白结合使人中毒。 3.防治环境污染的措施 (1)调整能源结构，发展清洁能源； (2)研究煤的脱硫技术，改进燃烧装置和燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放； (3)加强工厂废气的回收处理； (4)改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气的排放标准。 4.常见的NOx尾气处理方法 (1)碱液吸收法：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋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，NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)，化学方程式为.一般适用于汽车尾气的处理。 (3)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， 。 【温馨提示】在酸性条件下具有强氧化性，故在酸性条件下不能与Fe2＋、I-、、S2-等还原性较强的离子大量共存。 【典例8】（24-25高一下·江苏扬州·期中）氨氮(、)是含氮废水中常见的氮元素存在形态。除去水体中氨氮常见方法如下： (1)沉淀法 、与氨氮生成沉淀可达到去除氨氮的目的。 已知：i．含磷微粒在时主要存在形式为； ii．为沉淀。 ①请写出时，沉淀法去除离子方程式为 。 ②氨氮去除率与含磷微粒浓度随pH变化如图所示，解释时氨氮去除率随pH变化的原因： 。 (2)氧化法 废水中加入适量的NaClO溶液，控制pH在6~7，可将氨氮转化为无毒物质，该过程发生了3个反应： i． ii．(非氧化还原反应) iii． ①为了完全从废水中去除氨氮，加入的NaClO与水体中物质的量之比最小是 。 ②已知：水体中以+1价形式存在的氯元素有杀菌消毒的作用，被称为“余氯”，该水体中的“余氯”除外还有 (写化学式)。 ③为研究空气对NaClO氧化氨氮的影响，其他条件不变，增加单位时间内通入空气的量，发现氨氮去除率几乎不变。其原因可能是 (填字母)。 A．的氧化性比NaClO弱     B．空气中的进入溶液中 C．在溶液中溶解度比较小 (3)NaClO溶液也可吸收硝酸工业尾气，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，氧化生成和，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 。 【变式8-1】（24-25高一上·江苏无锡·期中）水体中氨氮含量超标会造成水体富营养化，用次氯酸钙除去氨氮的原理如图所示。下列说法错误的是 A．反应①为非氧化还原反应 B．反应②的离子方程式为： C．反应②每生成1molN2，转移6mol电子 D．CO2在该反应中能够循环利用 【变式8-2】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）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，氨氮转化为而除去。 ①氧化的离子方程式为 。 ②一定时间内，污水pH对次氯酸钠氧化脱除氨氮的影响如图-1所示。污水pH越小，加入次氯酸钠后水中的 (填化学式)浓度越大，氧化能力越强。 ③某条件下，次氯酸钠投加量对污水中氮的去除率的影响如图-2所示。当时，总氮的去除率随的增大不升反降的原因是 。 【变式8-3】（24-25高一下·江苏常州·期中）煤燃烧产生的烟气含有和，石油化工生产过程中产生，需采用有效措施进行脱硫、脱硝，减少对大气的污染。 I.脱 (1)一种脱除并回收硫工艺的主要反应分别如下： 第一阶段： 第二阶段： 该工艺需控制第一阶段与第二阶段参加反应的的物质的量之比约为 ，若该比值 (填“增大或减小”)，会导致不能完全转化而污染大气。 (2)溶液脱除空气中的原理如图所示。该转化过程的总反应方程式： ，其中的作用是 。 II.采用溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。 (3)298K时，向的溶液中通入含有和NO的烟气，反应一段时间后，测得溶液中浓度明显增大。 ①碱性溶液中脱除NO主要反应的离子方程式为 。 ②由实验结果可知，脱硫反应速率大于脱硝反应速率，原因是除了和NO在烟气中的初始浓度不同外，还可能的原因是 。 (4)活性炭-臭氧可处理氨氮废水。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pH，废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。时，随pH增大氨氮去除率明显增大的原因是 。 16 / 42 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二单元 重要的含氮化工原料 题型01 氨气结构和物理性质 题型02 氨气化学性质 题型03 氨气用途 题型04 氨气实验室制法 题型05 硝酸的性质 题型06 硝酸工业制法 题型07 氮及其化合物的转化关系 题型08 含氮化合物与环境污染 题型01 氨气结构和物理性质 一、氨的分子结构和物理性质 电子式 结构式 密度 颜色 气味 沸点 水溶性 比空气小(0.771 g/L) 无色 强烈刺激性气味 -33.5 ℃易液化 极易溶于水(1∶700) 二．喷泉实验 (1)原理：烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，利用大气压将烧瓶下面容器中的液体压入烧瓶内，在尖嘴导管口形成喷泉。 (2)装置：实验成功关键是装置气密性良好；圆底烧瓶要干燥；装置内气体的纯度要高。 (3)常见的组合： 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、H2S NO2 NO、O2、(4∶3) NO2、O2(4∶1) 吸收剂 水、NaOH溶液 水 NaOH溶液 水 水 水 【温馨提示】①氨的水溶液叫做氨水。氨易液化(液态的氨称为液氨)。液氨汽化时要吸收的量的热，使周围温度急剧下降，因此，液氨常用作制冷剂。 ②常见喷泉实验装置： 图甲装置形成“喷泉”是因为烧瓶内气体极易溶于烧杯和胶头滴管中的液体，使烧瓶内的压强减小而产生压强差，烧杯中的液体被压入烧瓶内形成“喷泉”。 图乙装置形成“喷泉”可采用使烧瓶受热的方法，瓶内气体膨胀，打开止水夹，止水夹下部导管中的空气受热排出，烧瓶内的气体与液体接触而溶解，使烧瓶内压强减小形成压强差而形成“喷泉”。 图丙装置中锥形瓶内的物质反应产生气体或锥形瓶中液体受热挥发出气体(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶中压入烧瓶中形成“喷泉”。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理。 【典例1】（24-25高一下·江苏无锡·期末）下列实验装置不能达到实验目的的是 A．用装置甲做的喷泉实验 B．用装置乙验证与浓硝酸反应放热 C．用装置丙验证易溶于水 D．用装置丁验证已经集满 【答案】D 【详解】A．打开止水夹，挤压胶头滴管的胶头，氢氧化钠溶液与烧瓶中二氧化硫反应，使烧瓶中压强减小，大气压强使烧杯中的氢氧化钠溶液进入烧瓶，形成喷泉，A正确； B．与浓硝酸反应放热，使大试管中空气受热膨胀，导致红墨水左低右高，B正确； C．胶头滴管中的水进入烧瓶，氨气极易溶于水，烧瓶中压强减小，外界空气进入气球，使气球体积增大，C正确； D．导管末端应该伸入试管底部，否则无法排出试管中的全部空气，D错误； 故选D。 4．（24-25高一下·江苏淮安·期中）氨的喷泉实验体现了氨的下列性质中的 A．碱性气体 B．极易溶解于水 C．易液化 D．氧化性 【答案】B 【详解】A．喷泉实验的形成主要依赖气体溶解导致压强变化，与是否碱性无直接关系，A不符合题意； B．氨气极易溶于水，溶解后烧瓶内压强骤降，形成喷泉，直接体现此性质，B符合题意； C．喷泉实验未涉及氨的液化过程，C不符合题意； D．实验未发生氧化还原反应，与氧化性无关，D不符合题意； 故选B。 【变式1-1】（24-25高一下·江苏无锡·阶段练习）下列实验装置不能达到实验目的的是 A．SO2喷泉实验 B．验证Cu与浓硝酸反应热量变化 C．制取NH3 D．验证NH3溶于水 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．二氧化硫极易与浓氢氧化钠反应，可以用浓氢氧化钠溶液完成SO2的喷泉实验，A不合题意； B．Cu与浓硝酸反应放热，试管中气体受热膨胀，U型管中红墨水左低右高可证明，B不合题意； C．盛有氯化铵的大试管直接受热分解生成氯化氢和氨气，氯化氢和氨气在试管口重新结合生成NH4Cl，不能制取氨气，实验制备NH3为加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合固体，C符合题意； D．NH3极易溶于水，挤压胶头滴管，气球变大可证明，D不合题意； 故答案为：C。 【变式1-2】（24-25高一上·江苏南通·期末）下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 A．易溶于水，可用作制冷剂 B．受热易分解，可用作化肥 C．具有两性，可用于电解冶炼铝 D．能与盐酸反应，可用于治疗胃酸过多 【答案】D 【详解】A．用作制冷剂的主要原因是其汽化热大，在蒸发时能吸收大量热，易液化，而非易溶于水，A错误； B．用作化肥是因为其含有铵离子，能提供植物所需的氮元素，而非分解性质，B错误； C．用于电解冶炼铝是因为其熔融状态下可电解生成铝单质，与两性无关，C错误； D．能与盐酸反应，中和胃酸（主要成分为盐酸），因此用作抗酸剂治疗胃酸过多。性质与用途直接对应，D正确； 故选D。 【变式1-3】（23-24高一下·江苏无锡·期中）下列实验装置不能达到实验目的的是 A．用SO2做喷泉实验 B．收集NO C．验证氨气易溶于水 D．验证酸性：H2CO3>H2SiO3 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．二氧化硫易溶于水，在浓氢氧化钠溶液中的溶解度更大，故烧瓶内气压急剧减小，可以形成喷泉实验，故A不符合题意； B．NO难溶于水，可用排水法收集，故B不符合题意； C．用胶头滴管滴入水，气球会立刻膨胀起来，说明氨气极易溶于水，故C不符合题意； D．浓盐酸具有挥发性，挥发出的HCl也能与硅酸钠溶液反应生成H2SiO3沉淀，所以不能验证H2CO3与H2SiO3的酸性强弱，故D符合题意； 故选D。 题型02 氨气化学性质 一．氨的化学性质 (1)与水反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH-。氨水呈碱性，NH3·H2O属于一元弱碱，计算氨水的浓度时，溶质按NH3进行计算。 【温馨提示】①NH3是中学化学中唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，在推断题中作为解题突破口。 ②氨气溶于水得氨水，显碱性，氨水中含有的粒子有：NH3·H2O、H2O、NH3、NH、OH-、H＋。NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。 (2)与酸的反应：蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为有白烟生成，将浓盐酸改为浓硝酸，也会出现相同的现象。 化学方程式为HCl＋NH3=NH4Cl、NH3＋HNO3=NH4NO3. (3)与盐溶液的反应：过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH(氢氧化铝不溶于氨水)。 (4)氨气的还原性 ①催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。氧化剂为O2，还原剂为NH3. ②被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。 ③被氯气氧化：2NH3＋3Cl2=N2＋6HCl或8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl。 【典例2】（24-25高一下·江苏南京·期中）实验室用如图装置制氨气并验证氨气的某些化学性质，能达到实验目的的是 A．制备NH3 B．干燥NH3 C．验证氨气具有还原性 D．吸收尾气 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，氯化氢和氨气在冷处又反应生成氯化铵，因此不能用加热氯化铵来制取氨气，而是加热氯化铵和氢氧化钙固体来制氨气，故A不符合题意； B．NH3会和浓硫酸反应，不能用浓硫酸干燥NH3，故B不符合题意； C．氨气与氧化铜加热反应，根据氧化铜由黑色变为红色，CuO被还原为Cu，说明氨气具有还原性，故C符合题意； D．苯的密度比水小，氨气易溶于水，装置丁氨气直接通到水中，会产生倒吸，要吸收尾气，可以将苯换为四氯化碳，故D不符合题意； 故选C。 【变式2-1】（24-25高一下·江苏南通·期中）下列类似现象的反应原理相同的是 A．或均能使品红溶液褪色 B．铜片或铁片置于冷的浓硫酸中均无明显现象 C．浓氨水与浓硝酸或浓盐酸靠近时均有白烟生成 D．在试管底部加热或，一段时间后试管底部固体消失，试管壁上出现固体 【答案】C 【详解】A．Cl2使品红褪色是氧化反应，SO2是化合反应，A不符合题意； B．铁遇浓硫酸发生钝化，无明显现象，铜在冷浓硫酸中反应极慢，无明显现象，B不符合题意； C．浓氨水与浓硝酸、浓盐酸均易挥发，挥发出来的HNO3和HCl与NH3反应生成固体铵盐，出现白烟，原理相同，C符合题意； D．NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，NH3和HCl再化合生成NH4Cl，是化学变化，I2升华后再凝华为物理变化，D不符合题意； 故选C。 【变式2-2】（25-26高一上·江苏苏州·阶段练习）阅读下列资料，完成下面小题。 是合成氨的重要原料。可在中燃烧生成；广泛用于硝酸、侯氏制碱、化肥等工业；也是其他含氮化合物的生产原料。金属钠与液氨缓慢反应放出气体，同时生成，遇水转化为。氨水可用于吸收废气中的，废水中的氨氮(主要以、、形式存在)可用溶液将其氧化为而除去。 5．下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 A．氨气极易溶于水，液氨可用作制冷剂 B．二氧化氮能被氧气完全氧化 C．冷的稀硝酸化学性质稳定，可保存在铝、铁的容器中 D．硝酸含有氮元素，可用作化肥 6．在指定条件下，下列选项中的物质间转化可以实现的是 A． B． C．(稀) D．(饱和) 7．下列化学反应表示不正确的是 A．合成氨反应： B．液氨与金属钠反应： C．过量氨水与废气中的反应： D．常温，pH为4的氨氮废水与反应： 【答案】5．D 6．C 7．D 【解析】5．A．液氨可用作制冷剂是因为液氨易挥发，与氨气易溶于水没有关系，A错误； B．二氧化氮本身具有较强的氧化性，与水反应可以转化成硝酸，B错误； C．冷的稀硝酸具有强氧化性，会与铝、铁反应，不可保存在铝、铁的容器中，使铝、铁钝化的是冷的浓硝酸，C错误； D．硝酸含有氮元素，且易生成含氮元素的盐，可用作化肥，D正确； 故答案选D； 6．A．第一步氨气与氧气催化剂作用下加热可以生成一氧化氮，第二步一氧化氮应与水和氧气反应转化为硝酸，A错误； B．在氧气中点燃生成氮气，与氧气催化剂作用下加热才是生成一氧化氮，第二步一氧化氮与氧气常温就能反应，不需要放电，B错误； C．(稀)与铜反应生成一氧化氮，一氧化氮与氧气生成二氧化氮，C正确； D．侯氏制碱法中饱和食盐水中应先通入氨气，后通入二氧化碳，D错误； 故答案选C； 7．A．氮气和氢气在高温高压催化剂作用下合成氨气，转化率不是很高，因此为可逆反应，方程式正确，A不符合题意； B．液氨与金属钠发生置换反应，钠的强还原性置换出氨气中的一部分氢，得失电子守恒，原子守恒，方程式正确，B不符合题意； C．氨气溶于水形成一水合氨与酸性气体反应，氨气过量，因此生成亚硫酸铵，方程式原子守恒，方程式正确，C不符合题意； D．pH=4时，氨氮废水中的N元素以为主要存在形式，正确离子方程式为：，D符合题意； 故答案选D。 【变式2-3】（24-25高一下·江苏宿迁·期末）阅读下列材料，回答以下3个问题： 硫、氮及其化合物有重要的应用。地壳中的含硫矿物通过火山爆发等方式可释放出、硫单质、，这些物质可进一步转化为亚硫酸、硫酸及其盐。工业利用氮气与氢气合成氨，以氨为原料经一系列反应制取硝酸。氨易液化，液氨能与钠反应置换出氢气。碱性条件下，NaClO氧化可制备肼()。肼常用作火箭燃料。中的一个H原子被—OH取代可形成羟胺()，羟胺可用作油脂工业中的抗氧化剂。 8．下列物质性质与用途具有对应关系的是 A．S单质为淡黄色固体，可制备硫化橡胶 B．浓硫酸具有脱水性，可用作干燥剂 C．分子难溶于水，可用作保护气 D．具有还原性，可用作油脂工业中的抗氧化剂 9．下列说法正确的是 A．属于离子化合物 B．、、互为同位素 C．氨气与氯化氢反应生成氯化铵属于氮的固定 D．含氮化合物碳酸氢铵、尿素是常用的氮肥 10．下列化学反应方程式表示不正确的是 A．硫化氢气体与二氧化硫气体发生反应： B．氨为原料制硝酸的第一步反应： C．液氨与钠反应： D．NaClO溶液氧化制备： 【答案】8．D 9．D 10．C 【解析】8．A．硫单质用于制备硫化橡胶是因为其能与橡胶发生反应，与颜色无关，A项错误； B．浓硫酸作干燥剂利用的是其吸水性，而非脱水性，B项错误； C．N2作保护气是因化学性质稳定，与溶解性无关，C项错误； D．的还原性可防止油脂被氧化，性质与用途对应正确，D项正确； 答案选D。 9．A．为共价化合物，由分子构成，A项错误； B．、、互为同素异形体，同位素需为同种元素的不同原子，B项错误； C．氮的固定指游离态氮变成化合态氮，NH3→NH4Cl未涉及游离态氮，C项错误； D．碳酸氢铵和尿素均含氮元素，是常用氮肥，D项正确； 答案选D。 10．A．硫化氢气体与二氧化硫反应生成S和H2O，方程式正确，A项正确； B．氨气发生催化氧化生成NO，方程式正确，B项正确； C．液氨与钠反应的化学方程式为：，C项错误； D．NaClO氧化NH3生成N2H4，方程式电荷及原子守恒均正确，D项正确； 答案选C。 题型03 氨气的用途 1.氨的用途 (1)液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。 (2)制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。 【温馨提示】①液氨与氨水的有何区别： 液氨 氨水 物质成分 纯净物(非电解质) 混合物(NH3·H2O为弱电解质) 粒子种类 NH3分子 NH3、NH3·H2O、H2O、NH、OH-、H＋ 主要性质 不具有碱性 具有碱的通性 存在条件 常温常压下不能存在 在常温常压下可存在 ②氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨作为制冷剂，是利用了氨气易液化变为液体，且液氨变为气体时会吸收大量的热。缺点是有刺激性气味、有毒、可以燃烧和爆炸。 ③浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸遇氨会产生白烟，利用这点可以检验浓氨水或氨的存在。硫酸、磷酸等难挥发性酸虽能与氨反应生成铵盐，但不会产生白烟。氨易跟酸反应生成盐，故不能用浓硫酸来干燥氨。 ④③生产氯气的化工厂常用浓氨水来检测生产设备和管道是否漏气，如有白烟产生，则说明已发生漏气。化学方程式为：2NH3+3Cl2=N2+6HCl、NH3＋HCl=NH4Cl。 【典例3】（24-25高一下·江苏淮安·期中）阅读下列材料，完成下列小题： N、P为第VA族元素。、是氮的常见氢化物，是人工固氮的产物，易液化、极易溶于水，广泛用于生产铵盐、硝酸、纯碱、医药等。常温下为液体，具有很高的燃烧热（）。次磷酸（）是一元弱酸，具有较强还原性，可将溶液中的转化为银，自身变为，用于化学镀银。磷化镓（GaP）的结构与晶体硅类似，是第三代半导体研究的热点。 6．下列有关物质的结构与性质、性质与用途具有对应关系的是 A．易溶于水，可作制冷剂 B．的键能大于，的热稳定性大于 C．易与酸反应，可用于制硝酸 D．GaN硬度大，可用作半导体材料 7．下列化学反应表示正确的是 A．工业上生产纯碱： B．与足量的NaOH溶液反应： C．用于化学镀银： D．燃烧的热化学方程式：   【答案】6．B 7．C 【解析】6．A．NH3作制冷剂是由于NH3分子沸点相对较高，极易液化，且气化时吸收大量的热，与NH3易溶于水无关，A不符合题意； B．已知化学键的键能越大，含有该化学键的物质化学性质越稳定，故由于H-N的键能大于H-P，导致NH3的热稳定性大于PH3，B符合题意； C．NH3催化氧化生成NO，NO与氧气反应生成NO2，NO2与水反应生成硝酸，与NH3易与酸反应无关，C不符合题意； D．GaN对电具有半导性，则可用作半导体材料，与其硬度大无关，D不符合题意； 故答案为：B。 7．A．工业上生产纯碱：向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳生成碳酸氢钠和氯化铵，碳酸氢钠加热分解制得碳酸钠，该反应的离子方程式为：，A错误； B．由题干信息可知，H3PO2为一元酸，故H3PO2与足量的NaOH溶液反应生成NaH2PO2和H2O，则离子方程式为：，B错误； C．由题干信息可知，H3PO2用于化学镀银则AgNO3中Ag+被还原为Ag，H3PO2被氧化为H3PO4，故离子方程式为：，C正确； D．已知燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成指定的稳定物质(水为液体水)时放出的热量，N2H4燃烧的热化学方程式为： ，D错误； 故答案为：C。 【变式3-1】（23-24高一下·江苏宿迁·期中）某市民闻到买来的大虾有一股刺鼻的氨水味，他联想到液氨是制冷剂，认为虾的氨水味肯定是因为冷冻处理时的氨污染。而大学食品系教授指出海虾的消化道里也能分解出氨，至于氨作为制冷剂而导致虾有氨水味，这个原因得到了否定。下列关于氨水的说法不正确的是 A．氨水和液氨不同，氨水是由多种粒子构成的，液氨的组成中只有氨分子 B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(水除外) C．氨水显弱碱性，故通常保存在金属容器中 D．将224m L（标准状况）氨气溶于水，配成100 m L溶液，则所得氨水中NH3的物质的量浓度为0.1 mol·L－1 【答案】C 【详解】A．氨水是氨气溶于水所得的溶液，是混合物，溶液中有NH3·H2O、H2O等分子，、OH－等离子，而液氨是纯净物，组成就是氨分子，A正确； B．当氨溶于水后，大部分氨与水结合，形成NH3·H2O，NH3·H2O是弱碱，只有少部分电离，电离出和OH－，因此在氨水中物质的量浓度最大的是NH3·H2O(除水外)，B正确； C．氨水对许多金属有腐蚀作用，故一般情况下，氨水存放在陶瓷坛、橡皮袋等里面，C错误； D．将224mL(标准状况，物质的量为0.01mol)氨气溶于水，配成100mL溶液，则所得氨水中NH3的物质的量浓度为0.01mol÷0.1L=0.1 mol·L-1，D正确； 故选C。 【变式3-2】（23-24高一下·江苏连云港·期中）下列含氮物质的性质与用途具有对应关系的是 A．氨水显弱碱性，可用作化肥 B．氮气性质稳定，可用于合成氨 C．浓硝酸有强氧化性，可用于制备硝酸铵 D．液氨汽化时吸收大量的热，可用作制冷剂 【答案】D 【详解】A．植物需要生成元素氮元素，而氨水显弱碱性与可用作化肥无对应关系，故A不符合题意； B．氮气性质稳定与可用于合成氨无对应关系，故B不符合题意； C．硝酸与氨气反应生成硝酸铵，是因为硝酸的酸性，与其氧化性无关，故C不符合题意； D．液氨汽化时吸收大量的热，致使温度降低，因此可用作制冷剂，故D符合题意； 故选D。 【变式3-3】（24-25高一下·江苏连云港·期中）阅读下列材料，完成小题： 氮及其化合物用途广泛。合成氨是工业上主要生产的途径，不仅可生产氮肥(如)、火箭燃料肼(液态，燃烧1mol肼生成液态水时放出622kJ热量)，还能通过催化氧化生产。水体中的和大气中的均是污染物，纳米铁粉可用于水体中的去除，通过催化还原技术，可将柴油车尾气中的转化为。 1．下列物质性质与用途具有对应关系的是 A．易液化，可用于工业制硝酸 B．具有还原性，可用作火箭的燃料 C．无色无味，可用作焊接保护气 D．极易溶于水，液氨可用作制冷剂 2．下列化学反应表示不正确的是 A．处理的反应： B．溶液吸收的离子反应： C．硝酸工业中的催化氧化： D．的燃烧： 3．下列有关反应描述正确的是 A．工业合成氨属于氮的固定 B．升高温度，一定能提高还原的速率 C．转化为断裂了键，生成了键 D．相同条件下纳米铁粉中混有适量活性炭，对水体中的去除率没有影响 【答案】1．B 2．B 3．A 【解析】1．A．NO2用于工业制硝酸是因为其与水反应生成硝酸，而非易液化，A不符合题意； B．N2H4具有还原性，燃烧时释放大量热量，可用作火箭燃料，B正确； C．N2作保护气是因化学性质稳定，而非无色无味，C错误； D．液氨作制冷剂是因汽化吸热，与极易溶于水无关，D错误； 故选B。 2．A．NH3处理NO₂的催化反应方程式正确，A不符合题意； B．HNO3为强酸，硝酸铵为可溶性的盐，在离子方程式中均可拆分，所以HNO3吸收NH3的离子反应为H+ + NH3 = NH，B错误； C．NH3催化氧化的产物是NO而非NO2，方程式正确，C不符合题意； D．燃烧1 mol肼生成液态水时放出622kJ热量，该热化学方程式与题干信息一致，D正确； 故选B。 3．A．工业合成氨将N2转化为NH3，属于人工固氮，A正确； B．升高温度可能破坏催化剂活性，不保证速率提升，B错误； C．N2H4中为N-N单键，未生成N=N键，C错误； D．活性炭可形成原电池或吸附，提高去除率，D错误； 故选A。 题型04 氨气实验室制法 氨的实验室制法 制备原理 制备装置 净化装置 装有碱石灰的干燥管(NH3具有碱性，不与碱石灰反应) 不用浓硫酸和无水氯化钙(NH3能被浓硫酸和无水氯化钙吸收) 收集装置 向下排空气法(NH3的密度远小于空气，且常温下不与空气成分反应) 不采用排水法(NH3极易溶于水) 验满方法 将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝色(氨水显碱性)     将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有白烟产生(氨气遇挥发性酸反应生成固体铵盐小颗粒) 尾气处理 试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球(可减小NH3与空气的对流速度，收集到纯净的NH3，同时也可避免污染空气) 2.实验室制取氨的其他方法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 浓氨水＋固体NaOH 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 浓氨水＋固体CaO 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； 【温馨提示】①实验中棉花的作用是防止NH3与空气对流，提高NH3的纯度和收集速度，浸湿后可吸收多余的NH3防止污染空气。 ②实验室一般用氯化铵或硫酸铵与Ca(OH)2反应制取氨，不能用NaOH代替Ca(OH)2，因为NaOH其易潮解，成本高。 ③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。 ④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。在尾气吸收时要防止倒吸，常采用的装置如图： 【典例4】（24-25高一下·江苏扬州·期中）实验室用下列装置进行的制备和性质验证，能达到实验目的的是 A．用图甲装置生成 B．用图乙装置干燥 C．用图丙装置验证具有还原性 D．用图丁装置收集 【答案】C 【详解】A．加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制取氨气时，大试管口应向下倾斜，防止生成的水回流到试管底部，使试管炸裂，A错误； B．氨气为碱性气体，能与浓硫酸反应，不能用浓硫酸干燥氨气，应使用碱石灰干燥氨气，B错误； C．氨气能与氧化铜加热反应生成氮气、Cu和水，N的化合价由-3价升高为0价，化合价升高作还原剂，体现还原性，C正确； D．氨气密度比空气小，应采用向下排空气法收集，应短管进长管出，D错误； 故答案为C。 【变式4-1】（24-25高一下·江苏无锡·期中）实验室利用下列装置制取收集氨气，能够达到实验目的的是 A．制取氨气     B．干燥氨气 C．收集氨气 D．尾气吸收 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．利用NH4Cl和Ca(OH)2固体混合加热制氨气，大试管管口应向下倾斜，不能单纯加热NH4Cl制氨气，因为NH4Cl受热分解成的NH3与HCl会重新化合成NH4Cl，A错误； B．氨气是碱性气体，能被浓硫酸吸收，不能用浓硫酸干燥NH3，干燥时可用碱石灰干燥，B错误； C．氨气的密度比空气小，用图示装置收集氨气时，气体流向是导管短进长出，C正确； D．氨气极易溶于水，用水吸收氨气需要防止倒吸，D错误； 故选C。 【变式4-2】（24-25高一下·江苏苏州·期末）如图所示，实验室制取并通入溶液，当生成的蓝色沉淀转化为深蓝色溶液时，再加入乙醇可析出晶体。下列说法不正确的是 A．试管中加入和制取 B．离子中键数为 C．晶体在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度 D．装置中的仪器和均可防止倒吸 【答案】B 【分析】采用固、固加热型制取NH3，则药品通常为NH4Cl和Ca(OH)2；生成的NH3与CuSO4溶液反应，先生成Cu(OH)2蓝色沉淀，继续通入NH3，蓝色沉淀溶解，转化为溶液，再滴加乙醇，有蓝色晶体析出，表明乙醇能降低的溶解度；水用于吸收未反应的NH3，并可防止倒吸。 【详解】A．试管中加入和固体，加热可发生复分解反应，制取，同时生成CaCl2等，A正确； B．离子中，4mol分子贡献12mol N-Hσ键，4mol Cu←N配位键贡献4mol σ键，总计16mol σ键，B错误； C．往硫酸四氨合铜溶液中加入乙醇，有深蓝色晶体析出，则表明晶体在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，C正确； D．装置a球形干燥管、装置b倒扣的漏斗作用均是防倒吸，D正确； 故选B。 【变式4-3】（24-25高一下·江苏盐城·期中）阅读下列资料，完成下列3个小题。 元素周期表中A族元素及其化合物作用广泛。液氨常用作制冷剂。能与多种物质发生反应，能与结合生成，加热条件下，能将CuO还原成Cu。可用于制取肼()和尿素[]等，工业上常用浓氨水检验输送氯气的管道是否泄漏，泄漏处有白烟生成。工业合成氨的化学反应为  。肼()的燃烧热为624kJ/mol，是常用的火箭燃料；铅锑合金一般用作铅蓄电池的负极材料。 1．氮及其化合物的转化具有重要应用，下列说法正确的是 A．栽种豆科植物作“绿肥”属于人工固氮 B．液氨用作制冷剂是由于氨气分子与水分子之间存在分子间氢键 C．尿素[]属于含氮量较高的固态氮肥 D．1mol氮气与3mol氢气混合后充分反应放出热量92.4kJ 2．实验室制取并探究其性质，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是 A．用装置甲制取 B．用装置乙干燥 C．用装置丙收集 D．用装置丁探究的还原性 3．下列化学反应表示不正确的是 A．肼的燃烧：   B．侯氏制碱法： C．氯气检漏： D．铅蓄电池放电时的负极反应： 【答案】1．C 2．B 3．A 【解析】1．A．豆科植物固氮是根瘤菌的自然固氮，人工固氮为工业合成氨等，A错误； B．液氨作制冷剂因汽化吸热，与分子间氢键（自身分子间）有关，而非与水分子的氢键，B错误； C．尿素含氮量约46.7%，是含氮量较高的固态氮肥，C正确； D．合成氨为可逆反应，1molN2与3molH2不能完全反应，放出热量小于92.4kJ，D错误； 故答案选C。 2．A．装置甲为与固体加热制取，试管口略向下倾斜（防止冷凝水倒流），符合实验要求，A正确； B．与结合生成，不能用干燥，应选碱石灰，B错误； C．密度小于空气，用向下排空气法收集，装置丙中导管为短进长出，可以收集氨气，C正确； D．还原CuO需加热，装置丁中试管口略向下，导管通入CuO处，符合实验要求，D正确； 故答案选B。 3．A．燃烧热中应为液态，该方程式中为气态，ΔH=-624kJ/mol对应的燃烧热方程式错误，A错误； B．侯氏制碱法中反应生成沉淀和，方程式正确，B正确； C．与反应生成白烟和N2，符合氧化还原规律，C正确； D．铅蓄电池放电时负极Pb失电子，与结合为，电极反应式正确，D正确； 故答案选A。 题型05 硝酸的性质 一硝酸 1.物理性质 无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 2.化学性质 (1)不稳定性： 。 (2)强氧化性：硝酸无论浓、稀都有强氧化性，而且浓度越大，氧化性越强。 (3)实验探究： 实验装置 稀硝酸 浓硝酸 实验现象 反应缓慢，有少量气泡产生，溶液变蓝 试管口有红棕色气体产生 反应剧烈，有大量气泡产生，溶液变蓝，液面上有红棕色气体产生 实验结论 铜与稀硝酸常温下缓慢反应生成NO  气体 铜与浓硝酸常温下剧烈反应生成NO2气体 ①与金属反应 稀硝酸与铜反应：3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(填化学方程式，下同)。 浓硝酸与铜反应：Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 ②与非金属(如C)反应： 。 ③与还原性化合物反应： 硝酸可氧化H2S、SO2、Na2SO3、HI、Fe2＋等还原性物质。如稀硝酸与FeSO4溶液反应的离子方程式：。 3.硝酸的保存 (1)硝酸保存：棕色瓶(避光)、玻璃塞(橡胶塞易被氧化)、阴凉处(防热)。 (2)存放的浓硝酸中，因分解产生的NO2溶于HNO3而使其呈黄色。与工业盐酸中因含Fe3＋而呈黄色不同。 【温馨提示】①质量分数为69%的硝酸为浓硝酸，质量分数为98%以上的硝酸为发烟硝酸。因此浓硝酸为混合物。 ②常温下，铁、铝遇浓HNO3会发生钝化，所以可用铁或铝制容器来盛装浓HNO3. ③浓硝酸和浓盐酸按1：3的体积比配制成的的混和溶液叫“王水”。王水的氧化能力比硝酸强，不溶于硝酸的金(Au)和铂(Pt)，可以溶解在王水中。 ④HNO3与金属反应一般不能产生H2.硝酸既表现氧化性又表现酸性。还原产物一般为HNO3(浓)→NO2，HNO3(稀)→NO；很稀的硝酸还原产物也可能为N2O、N2或NH4NO3. 【典例5】（24-25高一下·江苏常州·期中）1.12g铜镁合金完全溶解于50mL63%的浓硝酸(密度为1.40g/mL)中，得到和NO的混合气体1120mL(换算为标准状况)，(忽略反应前后溶液体积变化)。向反应后的溶液中逐滴加入溶液，当金属离子刚好全部沉淀，得到2.14g沉淀。下列正确的是 A．该合金中 B．合金完全溶解时，溶液中 C．刚好得到2.14g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是750mL D．混合气体中的体积分数是20% 【答案】B 【分析】向反应后的溶液中逐滴加入溶液，金属离子全部转化为Cu(OH)2和Mg(OH)2，沉淀质量2.14g，合金质量1.12g，氢氧根质量1.02g，故OH-的物质的量为：，设合金中Cu的物质的量为xmol，Mg的物质的量为ymol，根据题意：64x+24y=1.12，2x+2y=0.06，解得x=0.01mol，y=0.02mol。 【详解】A．根据分析，该合金中，A错误； B．初始硝酸浓度：，HNO3的物质的量为：。被还原的硝酸的物质的量为：，剩余为0.65mol。根据溶液电中性可知，氢离子的物质的量为0.65mol-0.01mol×2-0.02mol×2=0.59mol，浓度，B正确； C．刚好得到2.14g沉淀时，溶质为硝酸钠，结合氮元素守恒可知，硝酸钠为0.65mol，结合硝酸钠中钠元素守恒可知，则加入溶液的体积是：，C错误； D．设混合气体中NO2和NO的物质的量分别为amol和bmol，a+b=0.05，根据得失电子守恒：a+3b=0.06，解得a=0.045，b=0.05，NO2的体积分数为：，D错误； 故选B。 【变式5-1】（24-25高一下·江苏淮安·期中）下列有关浓硝酸说法不正确的是 A．见光易分解，所以保存在棕色瓶中 B．常温下与铁或铝不反应，所以用铁质或铝制容器储运浓硝酸 C．易挥发，露置在空气中浓度会减小 D．用玻璃棒蘸取浓硝酸，靠近蘸有浓氨水的玻璃棒会冒白烟 【答案】B 【详解】A．浓硝酸不稳定，见光易分解，所以保存在棕色瓶中，描述保存方法正确，A正确； B．钝化是金属与浓硝酸发生化学反应生成氧化膜的过程，并非不反应，B错误； C．浓硝酸是挥发性酸，露置在空气中浓度会减小，C正确； D．浓硝酸，浓盐酸都有挥发性，用玻璃棒蘸取浓硝酸，靠近蘸有浓氨水的玻璃棒会冒白烟，D正确； 故选B。 【变式5-2】（25-26高一上·江苏苏州·阶段练习）某废旧电路板主要含有Cu、Zn、Ag、Au(均以单质形式存在)，经“硝酸酸浸-萃取”可回收其中的Cu元素。 (1)硝酸酸浸。向废旧电路板中加入足量硝酸，Ag或比Ag金属活动性更高的金属被转化成硝酸盐。 ①配平以下Cu与反应的化学方程式 ：__________________。 ②硝酸酸浸后，除外，溶液中大量存在的阳离子还有 。 ③Zn与硝酸反应过程中还有少量生成，利用化学方程式解释原因 。 (2)萃取提铜。利用有机萃取剂AM5640(密度比水小)可以专一性萃取酸浸滤液中的，萃取率与滤液pH的关系如图所示。 ①萃取前加碱调节pH以提高萃取率，最佳pH范围是 。 ②提高萃取率的方法有 、 。 ③取有机层反萃取可得溶液。为测定该溶液的浓度，需先配制0.1000 的标准溶液。若配制时容量瓶未预先烘干，其余操作正常进行，则最终所得溶液的浓度 (选填“>”、“<”或“=”)0.1000 。 ④取25.00 mL反萃取后所得溶液，加入过量KI固体，发生反应；充分反应后，用滴定反应生成的，发生反应，消耗的溶液20.00 mL。计算该溶液的物质的量浓度 。 【答案】(1) Zn2+、Ag+、H+ (2) 2.0~2.5 适当升高温度 搅拌（延长萃取时间） = 0.0800 mol/L 【详解】（1）①Cu与稀硝酸反应的方程式为； ②由题中信息可知，稀硝酸可以溶解Cu、Ag、Zn，与Au不反应，所以稀硝酸酸浸后的溶液中还大量存在的阳离子有Zn2+以及Ag+、H+； ③硝酸浓度极低时只表现酸性：。 （2）①由图可知，pH在2.0~2.5时，萃取率达到最高； ②提高萃取率的方法有搅拌，适当提高温度，延长萃取时间等； ③容量瓶中有残余水分未烘干对硫代硫酸钠的物质的量无影响，定容后对溶液体积无影响，所以对最终所得硫代硫酸钠溶液的浓度无影响； ④根据2Cu2+~I2~2Na2S2O3，该CuSO4溶液的物质的量浓度为：。 【变式5-3】（24-25高一下·江苏常州·期中）铁黄(FeOOH)属于铁基颜料，可用硫酸渣(主要成分为)为原料来制备，工艺流程如图所示。 已知：①“还原”时，发生反应，(未配平)； ②不溶于稀，可溶于稀硝酸。下列说法错误的是 A．的电子式为 B．溶于稀硝酸时可能生成、NO和等物质 C．“还原”时，氧化产物与还原产物的物质的量之比为 D．“沉降、氧化”时，整个过程可用离子方程式表示如下： 【答案】B 【分析】硫酸渣加硫酸溶解，金属氧化物转化为金属阳离子，二氧化硅不溶，再加黄铁矿把铁离子还原为，过滤，滤渣含有二氧化硅和，滤液中含有亚铁离子和氢离子，还有硫酸根等，滤液中通入空气氧化，同时加入氨水调节生成沉淀，过滤、洗涤、烘干，得到纯净的，以此解答该题。 【详解】A．是离子化合物，由Fe2+和构成，两个硫原子形成一对共用电子对，其电子式为：，A正确； B．亚铁离子被硝酸氧化为，稀硝酸被还原为，由于具有较强还原性，能被氧化性较强的稀硝酸氧化，产物中无硫离子，B错误； C．“还原”时反应的离子方程式为，反应中的铁元素化合价不变，硫酸根为氧化产物，铁离子被还原为，15molFe2+中有14mol为还原产物，则“还原”时氧化产物与还原产物的物质的量之比为，C正确； D．滤液中通入空气氧化，同时加入氨水调节生成沉淀，发生反应的离子方程式为：，D正确； 故选B。 题型06 硝酸工业制法 一、硝酸的工业制备 (1)氨在催化剂、加热条件下氧化为NO：。 (2)NO被空气氧化为NO2：2NO＋O2=2NO2。 (3)NO2溶于水制备HNO3：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。 4.用途 硝酸是一种重要的化工原料，可用于制造化肥、农药、炸药、染料、盐类等。 【典例6】（24-25高一下·江苏常州·期中）氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。 则下列说法错误的是 A．氧化炉中发生反应的化学方程式： B．图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为 C．为避免硝酸工业尾气中的氮氧化物污染环境，可用NaOH溶液吸收 D．工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸是因为铝和浓硝酸不反应 【答案】D 【分析】N2、H2在合成塔中生成氨气，氨气液化，分离出液氨，氨气和氧气在“氧化炉”中发生催化氧化生成NO，NO、O2、水在吸收塔中反应生成硝酸。 【详解】A．氨气和氧气在“氧化炉”中发生催化氧化生成NO和水，氧化炉中发生反应的化学方程式：，故A正确； B．NO、O2、水在吸收塔中反应生成硝酸，4NO+3O2+2H2O=4HNO3，图中M为空气，其在吸收塔中的作用是使NO充分转化为，故B正确； C．生产硝酸工业的尾气中含有NO、NO2气体，可根据反应2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，可以使用NaOH溶液作吸收剂，故C正确； D．常温下，铝在浓硝酸中钝化，所以工业上选择铝罐盛装大量浓硝酸，故D错误； 选D。 【变式6-1】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）据史料记载，我国在明代就有了利用绿矾()和制备硝酸的工艺，其主要流程如图所示。已知“煅烧”后产生、和三种气体。 下列说法不正确的是 A．“煅烧”过程中铁元素的化合价升高 B．将“煅烧”产生的三种气体通入溶液，产生两种白色沉淀 C．“吸收”过程中发生的氧化还原反应为： D．加入硝酸钾制得硝酸是因为硝酸的沸点低于硫酸 【答案】B 【分析】绿矾煅烧得到氧化铁和二氧化硫、三氧化硫，二氧化硫被氧气氧化、被水吸收得到硫酸，加入硝酸钾得到硫酸钾和硝酸，蒸馏得到硝酸。 【详解】A．煅烧过程中铁元素被空气中氧气氧化，铁元素的化合价由+2升高为+3，A正确；     B．已知“煅烧”后产生、和三种气体，二氧化硫和氯化钡不反应，三氧化硫和氯化钡生成硫酸钡沉淀，即产生一种白色沉淀，B错误； C．空气中氧气具有氧化性，“吸收”过程中二氧化硫被氧气氧化为硫酸，发生的氧化还原反应为，C正确； D．加入硝酸钾制得硝酸是因为硫酸的沸点高于硝酸，经过蒸馏即可以得硝酸，D正确； 故选B。 【变式6-2】（24-25高一下·江苏苏州·期中）既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。合成氨和氨氧化制硝酸的流程示意图如下。下列说法不正确的是 A．利用易液化的性质，在氨分离器中液化分离出 B．氧化炉中被氧化成，进入吸收塔与水反应生成 C．物质W可以是空气，也可以是 D．可以将尾气通入溶液或溶液来处理 【答案】B 【分析】氮气和氢气在合成塔中反应生成氨气，在氨分离器中分离出氨气，氮气、氢气返回合成塔中循环利用，提高原料利用率，氨气在氧化炉中通入氧气发生催化氧化生成一氧化氮和水，吸收塔中一氧化氮、氧气、水反应生成硝酸。 【详解】A．利用易液化的性质，在氨分离器中使氨气液化分离出，氮气、氢气返回合成塔中循环利用，故A正确； B． 催化氧化的产物是NO，而后吸收塔中O2与NO反应生成NO2， NO2被吸收生成HNO3，故B错误； C．根据分析，氧化炉中氨气与氧气反应生成NO，物质W可以是空气，也可以是，故C正确； D．尾气中主要含有氮氧化物，可以用碱性溶液吸收，所以可以将尾气通入溶液或溶液来处理，故D正确； 选B。 【变式6-3】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）氨氧化法生产硝酸的主要流程如下： 下列有关说法不正确的是 A．“氧化”时，在Pt催化、840~880℃条件下与反应转化为。氨催化氧化的化学方程式为： B．“热交换”过程中会被氧化为 C．“气液分离”时，得到少量稀硝酸的反应为 D．投料时提高比值，更有利于提高“氧化”过程中的含量 【答案】D 【分析】氨气在空气的作用下氧化为NO，NO在热交换过程中被氧化为NO2，气液分离后NO2、水和空气共同反应生成硝酸； 【详解】A．“氧化”时，在Pt催化、840~880℃条件下与氧气反应转化为NO，结合电子守恒、质量守恒反应为，A正确； B．由流程，“热交换”过程中会被氧化为，B正确；    C．“气液分离”时，得到少量稀硝酸的反应为二氧化氮和少量的水发生歧化反应生成硝酸和NO：，C正确； D．若值偏高，过量的NH3和NO反应产生N2，会导致产物中NO含量降低，N2含量升高，D错误； 故选D。 题型07 氮及其化合物的转化关系 一、氮及其化合物的转化关系 1.氮元素的“价—类”二维图 氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。 2.含氮元素物质之间的转化关系 3.主要化学反应 (1)工业合成氨：； (2)实验室用NH4Cl固体制NH3： ； (3)NH3的催化氧化：； (4)NO2溶于水：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO； (5)Cu溶于稀HNO3：； (6)Cu溶于浓HNO3： ； (7)炽热的炭在浓硝酸中燃烧： ； (8)浓硝酸见光分解： 。 【典例7】（24-25高一下·江苏南京·期末）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．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” B．侯氏制碱法以H2O、NH3 、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl C．工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3 D．自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3 【答案】D 【详解】A．自然界的氮循环确实涉及不同形态氮的转化，如固氮、氨化、硝化等过程，A正确； B．侯氏制碱法利用H2O、NH3、CO2和NaCl制备NaHCO3和NH4Cl，反应符合实际工艺，B正确； C．工业制硝酸通过NH3催化氧化生成NO，再经氧化和吸收生成HNO3，C正确； D．自然固氮不全是生成NH3，例如闪电固氮生成NO，而人工固氮（如合成氨）生成NH3，D错误； 故选D。 【变式7-1】（24-25高一下·江苏连云港·期中）阅读下列材料，完成下面小题。 氮是参与生命活动的重要元素。自工业革命以来，人类活动大大加剧了含氮化合物在大气圈和水圈中的总流量，如化石燃料燃烧时产生的高温可使氮气转变为氮氧化物，从而对生态平衡产生了严重影响。从化学的视角深刻理解氮循环，是化学学科的重要研究内容和责任。 7．煤燃烧时，烟气中NO含量随温度和氧气含量的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．燃煤过程中发生了氮的固定 B．燃煤温度越高污染越重 C．煤燃烧不影响自然界氮循环 D．含氧量越高越容易生成NO 8．下列有关氮的化合物的说法错误的是 A．可用排水法收集 B．铵盐与强碱反应放出，可利用这一性质检验的存在 C．浓硝酸可保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处 D．的喷泉实验说明极易溶于水 9．氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是 A．工业制硝酸过程中的物质转化： B．用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气： C．氮气、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐之间的转化构成了自然界“氮循环”的一部分 D．常温下可以用铁制容器来盛装浓硝酸 【答案】7．C 8．A 9．A 【解析】7．A．化石燃料燃烧时产生的高温可使氮气转变为氮氧化物，发生了N2到NO的反应，为氮的固定，故A正确； B．由图可知，温度越高，烟气中NO浓度越高，污染越重，故B正确； C．煤燃烧时使得N2生成NO的反应，污染环境，影响了氮循环，故C错误； D．由图可知，含氧量越高，烟气中NO浓度越高，越容易生成NO，故D正确； 故选C。 8．A．会和水反应，不可用排水法收集，错误； B．铵盐与强碱反应放出，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，可利用这一性质检验的存在，正确； C．浓硝酸见光受热容易分解，故可保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处，正确； D．的喷泉实验说明极易溶于水，导致装置中压强减小，形成喷泉，正确； 故选A； 9．A．工业制硝酸过程中氨气和氧气催化氧化生成NO，NO和氧气生成二氧化氮，二氧化氮和水生成硝酸，错误； B．用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气氮氧化合物生成亚硝酸钠，正确； C．氮气、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐都含氮元素，它们之间的转化构成了自然界“氮循环”的一部分，正确； D．常温下铁和浓硝酸发生钝化反应，阻碍了反应的进行，故常温下可以用铁制容器来盛装浓硝酸，正确； 故选A。 【变式7-2】（24-25高一下·江苏苏州·期中）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．实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：(稀) B．工业制硝酸过程中的物质转化： C．洗车尾气催化转化器中发生的主要反应： D．工业上用尿素、及溶液制备的离子反应方程式： 【答案】B 【详解】A．稀硝酸与铜反应生成，化学方程式为，能与空气中的反应生成，化学方程式为，A正确； B．工业制硝酸过程中，NH3催化氧化生成NO，NO被O2氧化生成NO2，NO2被水吸收生成HNO3等，B错误； C．汽车尾气催化转化器中，和在催化剂作用下反应生成和CO2，化学方程式为，C正确； D．工业上用尿素、及溶液制备，中N元素化合价升高，中Cl元素化合价降低，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为，D正确； 故选B。 【变式7-3】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）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)氮元素在元素周期表中的位置是 。 (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，发生的总反应方程式为 ，理论上每生成1mol时，转移的电子为 mol。 【答案】(1)⑤ (2)第二周期ⅤA族 (3) NO2 2NO+O2+4CO4CO2+N2 8 【分析】由图可知，反应①为催化剂作用下氮气与氢气高温高压条件下反应生成氨气，反应②为催化剂作用下氨气与氧气共热发生催化氧化反应生成一氧化氮，反应③为一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，反应④为二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，反应⑤为氨气与硝酸反应生成硝酸铵。 【详解】（1）由分析可知，反应①②③④都有元素发生化合价变化，属于氧化还原反应，反应⑤为氨气与硝酸反应生成硝酸铵，反应中没有元素发生化合价变化，属于非氧化还原反应，故答案为：⑤； （2）氮元素的原子序数为7，位于元素周期表第二周期ⅤA族，故答案为：第二周期ⅤA族； （3）①由图可知，净化装置中发生的反应为催化剂作用下一氧化碳与一氧化氮和氧气反应生成氮气和水，则过程的中间产物是二氧化氮，故答案为：NO2； ②由图可知，净化装置中发生的反应为催化剂作用下一氧化碳与一氧化氮和氧气反应生成氮气和水，反应的化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2，由方程式可知，反应生成1mol氮气时，反应转移电子的物质的量为8mol，故答案为：2NO+O2+4CO4CO2+N2；8。 题型08 含氮化合物与环境污染 知识积累 一、1.空气中SO2和NO2的主要来源 (1)煤、石油和某些金属矿物中含有硫或含硫化合物； (2)汽车尾气中除含有氮氧化物外，还含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物和颗粒等， 严重污染大气，破坏环境。 2.氮氧化物的危害 (1)SO2和NO2是主要的大气污染物，它们能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病； (2)溶于水形成酸雨(pH小于5.6 的雨水)：NOx排入大气中，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。破坏农作物、草原、森林，使土壤、湖泊酸化；加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。 (3)形成光化学烟雾：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。 (4)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。 (5)NO与血红蛋白结合使人中毒。 3.防治环境污染的措施 (1)调整能源结构，发展清洁能源； (2)研究煤的脱硫技术，改进燃烧装置和燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放； (3)加强工厂废气的回收处理； (4)改进汽车尾气的处理技术，控制汽车尾气的排放标准。 4.常见的NOx尾气处理方法 (1)碱液吸收法：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH=2NaNO2＋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，NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)，化学方程式为.一般适用于汽车尾气的处理。 (3)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， 。 【温馨提示】在酸性条件下具有强氧化性，故在酸性条件下不能与Fe2＋、I-、、S2-等还原性较强的离子大量共存。 【典例8】（24-25高一下·江苏扬州·期中）氨氮(、)是含氮废水中常见的氮元素存在形态。除去水体中氨氮常见方法如下： (1)沉淀法 、与氨氮生成沉淀可达到去除氨氮的目的。 已知：i．含磷微粒在时主要存在形式为； ii．为沉淀。 ①请写出时，沉淀法去除离子方程式为 。 ②氨氮去除率与含磷微粒浓度随pH变化如图所示，解释时氨氮去除率随pH变化的原因： 。 (2)氧化法 废水中加入适量的NaClO溶液，控制pH在6~7，可将氨氮转化为无毒物质，该过程发生了3个反应： i． ii．(非氧化还原反应) iii． ①为了完全从废水中去除氨氮，加入的NaClO与水体中物质的量之比最小是 。 ②已知：水体中以+1价形式存在的氯元素有杀菌消毒的作用，被称为“余氯”，该水体中的“余氯”除外还有 (写化学式)。 ③为研究空气对NaClO氧化氨氮的影响，其他条件不变，增加单位时间内通入空气的量，发现氨氮去除率几乎不变。其原因可能是 (填字母)。 A．的氧化性比NaClO弱     B．空气中的进入溶液中 C．在溶液中溶解度比较小 (3)NaClO溶液也可吸收硝酸工业尾气，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，氧化生成和，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) 时，溶液碱性增强，转化为，和镁离子转化为难溶的沉淀(或镁离子形成沉淀)，影响了沉淀的生成，使得氨氮去除率下降 (2) 3:2 AC (3) NaClO溶液的初始pH越小，溶液中HClO浓度越大，则越容易将NO氧化 【详解】（1）①含磷微粒在时主要存在形式为，时，、与氨氮生成沉淀从而可以去除，离子方程式为。 ②已知，为沉淀，时，溶液碱性增强，转化为，和镁离子转化为难溶的沉淀(或镁离子形成沉淀)，影响了沉淀的生成，使得氨氮去除率下降； （2）①由已知反应，NaClO与水体中的总反应为两者发生氧化还原反应生成氮气和氯离子，反应中氯化合价由+1变为-1、氮化合价由-3升高为0，总反应为，则完全从废水中去除氨氮，加入的NaClO与水体中物质的量之比最小是3:2。 ②由已知反应，中有以+1价形式存在的氯元素，该水体中的“余氯”除外还有。 ③A．的氧化性比NaClO弱，则氧气没有参与反应，不影响反应，正确；     B．氮气难溶于水，且性质稳定不参与反应，空气中的不会进入溶液中，错误； C．在溶液中溶解度比较小，导致几乎没有氧气参与反应，不影响反应，正确； 故选AC； （3）①在酸性NaClO溶液中，氧化生成和，反应中氯化合价由+1变为-1、氮化合价由+2升高为+5，结合电子守恒，其离子方程式为。 ②NaClO溶液的初始pH越小，溶液中HClO浓度越大，则越容易将NO氧化，导致NO转化率越高。 【变式8-1】（24-25高一上·江苏无锡·期中）水体中氨氮含量超标会造成水体富营养化，用次氯酸钙除去氨氮的原理如图所示。下列说法错误的是 A．反应①为非氧化还原反应 B．反应②的离子方程式为： C．反应②每生成1molN2，转移6mol电子 D．CO2在该反应中能够循环利用 【答案】B 【分析】反应①的反应方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO，反应②为2NH3+3HClO=N2+3H2O+3HCl，反应③为CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O； 【详解】A．反应①的反应方程式为Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO，没有元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，故A正确； B．反应②的化学方程式为2NH3+3HClO=N2+3H2O+3HCl，HClO是弱酸，需保留化学式，离子方程式为2NH3+3HClO=N2+3H2O+3H++3Cl-，故B错误； C．反应②的化学方程式为2NH3+3HClO=N2+3H2O+3HCl，每生成1mol N2，N元素由-3价升高到了0价，需要2molNH3，转移6mol电子，故C正确； D．反应①消耗CO2，反应③产生CO2，CO2在该反应中能够循环利用，故D正确； 故选：B。 【变式8-2】（24-25高一下·江苏苏州·阶段练习）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，氨氮转化为而除去。 ①氧化的离子方程式为 。 ②一定时间内，污水pH对次氯酸钠氧化脱除氨氮的影响如图-1所示。污水pH越小，加入次氯酸钠后水中的 (填化学式)浓度越大，氧化能力越强。 ③某条件下，次氯酸钠投加量对污水中氮的去除率的影响如图-2所示。当时，总氮的去除率随的增大不升反降的原因是 。 【答案】(1) 3：5 (2) HClO NaClO将部分氨氮氧化为、留在废水中 【详解】（1）①被氧气氧化转化为的离子方程式为N元素化合价从-3升高到+5价，氧元素从0价降低到-2价，按得失电子数守恒、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、质量守恒，离子反应方程式为：。 ②污水pH越小，氢离子浓度越大，加入次氯酸钠后，次氯酸根离子和氢离子生成强氧化性次氯酸，水中的HClO浓度越大，氧化能力越强 ③一定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。 【变式8-3】（24-25高一下·江苏常州·期中）煤燃烧产生的烟气含有和，石油化工生产过程中产生，需采用有效措施进行脱硫、脱硝，减少对大气的污染。 I.脱 (1)一种脱除并回收硫工艺的主要反应分别如下： 第一阶段： 第二阶段： 该工艺需控制第一阶段与第二阶段参加反应的的物质的量之比约为 ，若该比值 (填“增大或减小”)，会导致不能完全转化而污染大气。 (2)溶液脱除空气中的原理如图所示。该转化过程的总反应方程式： ，其中的作用是 。 II.采用溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。 (3)298K时，向的溶液中通入含有和NO的烟气，反应一段时间后，测得溶液中浓度明显增大。 ①碱性溶液中脱除NO主要反应的离子方程式为 。 ②由实验结果可知，脱硫反应速率大于脱硝反应速率，原因是除了和NO在烟气中的初始浓度不同外，还可能的原因是 。 (4)活性炭-臭氧可处理氨氮废水。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pH，废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。时，随pH增大氨氮去除率明显增大的原因是 。 【答案】(1) 1∶2 增大 (2) 催化剂 (3) 脱硝反应活化能较高，或脱硫反应活化能较低，或SO2还原性更强，或SO2易溶于水而NO溶解度较小等 (4) 臭氧与活性炭表面吸附的OH-作用生成羟基，羟基再将活性炭表面吸附的转化为N2 随着pH增大，活性炭上的OH-增多，生成羟基增多、氨氮去除率明显增大 【详解】（1）根据题意可知，若过大，第一步反应生成的SO2过多，在第二步反应中SO2不能完全转化为S2，多余的SO2排放到空气中会污染大气，所以按照两个方程式的比例最合适，即工艺需控制第一阶段与第二阶段参加反应的的物质的量之比约为1∶2，若过大，则氧化剂二氧化硫不足，会导致不能完全转化为S2而污染大气；故答案为：1∶2；增大； （2）据图可知该过程中Fe3+为催化剂，总反应为氧气将H2S氧化为S单质，反应方程式为；故答案为：；催化剂； （3）①在碱性环境中，NO和NaClO2反应，生成NaCl和NaNO3和水，其离子方程式为。 ②由实验结果看出，脱硫反应速率大于脱硝反应速率，原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同外，还可能的原因是脱硝反应活化能较高，或脱硫反应活化能较低，或SO2还原性更强，或SO2易溶于水而NO溶解度较小等； （4）①由图可知，活性炭—臭氧氧化氨氮的机理可描述为：臭氧与活性炭表面吸附的OH-作用生成羟基，羟基再将活性炭表面吸附的转化为N2； ②结合①分析可知，氨氮去除过程中需要氢氧根转化为羟基，则综合信息可知：随pH增大生成羟基增多时反应速率增大，随着pH增大，活性炭上的OH-增多，生成羟基增多、氨氮去除率明显增大。 16 / 42 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $