3.3 硫循环和氮循环（题型专练）化学沪科版必修第一册

第一节 硫循环和氮循环（题型突破·举一反三） 题型01 硫在自然界的循环 题型02 氮循环与固氮、硝化、反硝化 题型03 酸雨的形成 题型04 酸雨的危害与防治 题型05 氮氧化物与汽车尾气 题型06 环境问题与污染源的对应 题型07 硫、氮循环的综合治理 ▌题型01 硫在自然界的循环 【典例1】自然界与人类活动对硫的循环均能产生影响。下列说法错误的是_______。 A．地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在 B．火山口温度过高，附近的单质硫会被O2直接氧化为SO3 C．大气中的SO2会形成酸雨，最终以H2SO4的形式进入地面或海洋 D．酸雨会腐蚀建筑物、导致树木枯萎等 【变式1-1】自然界中含硫物质不断发生转化和转移，形成了硫元素的循环。利用这些转化可以制备重要的化工产品，过程中产生的H2S、SO2等会污染环境，需要加以治理。火山喷发是硫元素在自然界中转化的一种途径，过程如下图所示。 （1）H2S电子式为___________。 （2）下列关于硫及其化合物说法中正确的是________。 A．水银温度计打碎可用硫处理 B．SO3是强电解质 C．自然界中不存在单质硫 D．H2S水溶液是强酸 （3）要从Fe与S混合物中提取Fe，下列方法无法实现的是________。 A．加足量浓热NaOH后过滤 B．加热混合物使S升华 C．加CS2充分震荡，弃去液体 D．磁铁吸引 （4）1mol FeS2与O2和Ca(OH)2溶液反应转化为CaSO4·2H2O和Fe2O3，理论上转移电子的物质的量为___________mol。 【变式1-2】如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列说法不正确的是 A．硫在自然界存在游离态 B．3．2g硫与6．4g铜反应能得到9．6g纯净物 C．煤中含有硫元素，燃煤中加生石灰可脱硫 D．氢硫酸是弱酸，能与碱、碱性氧化物反应 【变式1-3】研究硫及其化合物的应用价值对于社会发展意义重大。 （1）下图为硫元素的价类二维图。请回答： ①A的化学式是_______，其水溶液呈_______性，用电离方程式说明原因：_______。 ②实验室常用G的钠盐(正盐)与E的浓溶液制备C物质。请写出反应的化学方程式_______。 （2）硫酸厂产生的尾气中含有少量。双碱法脱硫的原理示意图如下： ①可以循环使用的物质是_______，过程Ⅰ的离子方程式为_______。 ②理论上，过程Ⅲ中消耗1mol氧气时，过程Ⅰ中吸收的体积(标准状况)是_______L。 ▌题型02 氮循环与固氮、硝化、反硝化 【典例2】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起始于氮的固定，过程可用下图表示。 下列关于海洋氮循环的说法正确的是 A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化 B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③ C．海洋中的硝化作用可能有氧气的参与 D．中只含离子键 【变式2-1】细菌可以促使氮元素进行氧化还原反应，实现氮循环。循环中的部分转化如下图所示。 （1）上图所示氮循环中，属于氮的固定的是_______。(不定项选择) A．N2转化为铵态氮 B．硝化过程 C．反硝化过程 D．细菌作用下的氨氧化 （2）除了以上固氮途径外，还有大气固氮、人工固氮两种常见的固氮途径，请依次书写这两种固氮方式的化学方程式_______、_______。 【变式2-2】氮元素是生命的基础，自然界中氮的循环过程如下图所示，请分析此图并回答有关问题。 （1）关于N2分子，有关说法错误的是______(选填序号)。 A．N2分子中含有共价键 B．N2分子的结构式可表示为:N≡N: 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 （2）图中共表示了固氮的______种途径。农谚说：“雷雨发庄稼”。原因是雷电时实现了氮的固定，为植物提供______态氮肥。 【变式2-3】自然界中氮循环如图所示。 （1）上述循环中涉及到多个固氮过程，过程①是 固氮，过程②是人工固氮，写出人工固氮的方程式 。过程③中氮元素由 态转化为 态。 （2）在细菌的作用下铵态氮（）与亚硝态氮（）可以转化为氮气，所涉及的离子方程式为：，反应中，每生成0.02mol氮气时，转移电子的物质的量为 。 （3）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。有人研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响。下表为对10L人工海水样本的监测数据。硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是 ℃，在最佳反应温度时，48h内去除氨氮反应的平均速率是 。 温度/℃ 样本氨氮含量/mg 处理24h 处理48h 氨氮含量/mg 氨氮含量/mg 20 1008 838 788 25 1008 757 468 30 1008 798 600 40 1008 977 910 工业制硝酸时尾气中含有的NO、可用NaOH溶液吸收。发生的反应有：，。用不同浓度NaOH溶液吸收含量不同的尾气（），氮氧化物吸收率与NaOH浓度间的关系如图所示： （4）随NaOH溶液浓度的增大，氮氧化物吸收率的变化情况是 。 （5）当a小于50％时，加入能提升氮氧化物的吸收率，原因是 。 （6）某小组同学建议用废氨水对含NO、的废气进行吸收，请简述用废氨水吸收的优点。 。 ▌题型03 酸雨的形成 ①酸雨：主要指pH小于5.6的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸正常雨水由于溶解了CO2，其pH约为5.6。②成因：主要是大气中的SO2与NOx及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成的酸雨。 ③分类 硫酸型 化学方程式： ①2SO2＋O22SO3。 ②SO2＋H2OH2SO3。 ③SO3＋H2O===H2SO4。 ④2H2SO3＋O2===2H2SO4。 硝酸型 化学方程式： ①2NO＋O2===2NO2。 ②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 【典例3】某研究小组研究某地硫酸型酸雨的形成，查阅资料可知有以下途径： 途径一：SO2SO3H2SO4 途径二：SO2H2SO3H2SO4 请回答下列问题： （1）该地区雨水的pH小于_______。 （2）途径一中SO2与空气中的O2在飘尘的作用下反应生成SO3，在此过程中飘尘作_______(选填“催化剂”或“氧化剂”)。 （3）研究小组收集一定量该地区刚下的雨水，欲证明酸雨的形成存在途径二，请写出实验方案：_______。 【变式3-1】大气中的SO2经过一系列转化最终生成H2SO4，导致降水具有较强酸性，称为酸雨。收集某次酸雨样品，发现8小时内，样品pH一直在减小，其原因可能是___________。(用化学方程式表示) 【变式3-2】研究发现，空气其中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成，反应过程如下： ①SO2+NO2=SO3+NO   ②SO3+H2O=H2SO4   ③2NO+O2=2NO2 NO2在上述过程中的作用是___________，___________。 【变式3-3】SO2在生活生产中有重要用途，但不当使用会造成酸雨等环境问题。 （1）大气中的H2O能结合SO2，被氧化后形成硫酸型酸雨。该过程的总化学方程式为 。 （2）该同学用下图所示装置测定空气中的SO2含量。 反应的离子方程式为：___________ _____=_____________ _____。 ①配平以上化学方程式 。(已知：缺项微粒中各元素化合价均不变) ②当注入标准状况下VmL空气时，KMnO4酸性溶液的紫红色恰好褪去，则该空气中二氧化硫的体积分数为 。(用含V代数式表示) （3）通过查阅资料，该同学还发现，化工厂燃煤会产生SO2，为减少SO2的排放，他设计了下图的工艺流程。图中过程Ⅱ的化学方程式为 。 ▌题型04 酸雨的危害与防治 （1）危害：酸雨能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。 （2）防治 ①改变能源结构，开发利用氢能、太阳能等清洁能源 ②严格规定污染物的排放标准，提高人们的环境保护意识 ③通过物理方法和化学方法在污染产生的过程中将其消除，如燃煤脱硫、汽车尾气处理等 【典例4】酸雨是一种突出的环境问题。下列有关酸雨及其防治的说法正确的是 A．酸雨是指pH<7的雨水 B．酸雨能直接损伤农作物，破坏森林，加速桥梁的腐蚀 C．向煤中加入适量石灰石，在燃烧时最终生成，可减少酸雨 D．汽车排气管上的“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成和，但不利于酸雨的防治 【变式4-1】为了防治酸雨，工业上常采用“钙基固硫法”即将生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、氧气和生石灰共同作用，使硫元素转移到炉渣中，大部分硫元素最终转化为固体盐是___________(填化学式)。 【变式4-2】可用双碱法(氢氧化钙为悬浊液)脱硫处理工业废气中的SO2，原理如图所示，其中可循环使用的物质是___________，双碱法脱硫的总反应方程式为___________。 【变式4-3】双碱(烧碱、石灰乳)法脱除烟气中的过程如图所示。下列说法中错误的是 A．过程Ⅰ中， B．过程Ⅱ中参与反应的离子方程式为 C．脱除的过程中，可以循环利用 D．生成物可以制作石膏绷带 【变式4-4】工业排放的某些气体中含有二氧化硫等大气污染物，对其进行硫治理不仅可以防止有害物质排放，还可以生产其他有用的产品。 （1）在吸收塔内，烟气应从吸收塔的 通入，与塔顶喷淋的海水充分接触。 A．上部                 B．中部              C．下部 （2）若煤电厂排放烟气量为2.0×106 kg·h-1，其中含SO2为0.15%，该烟气经海水脱硫处理后SO2为144 kg·h-1，则脱硫率= 。(脱硫率=) 石灰-石膏法和碱法是另一种常用的烟气脱硫法。石灰-石膏法的吸收反应为SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为：2CaSO3+O2+4H2O=2CaSO4·2H2O。其流程如下图： 碱法的吸收反应为：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图： 已知： 试剂 Ca(OH)2 NaOH 价格 (元/ kg) 0.36 2.9 吸收SO2的成本 (元/ mol) 0.027 0.232 （3）和碱法相比，石灰-石膏法的优点是 ，缺点是 。 （4）在石灰-石膏法和碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案 (参考前面流程将下面流程图补充完整)。 ▌题型05 氮氧化物与汽车尾气 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2NO+2CO2CO2+N2。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8NH3＋6NO27N2＋12H2O，4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 【典例5】燃油汽车行驶中会产生、等多种污染物。下图为汽车发动机及催化转化器中发生的部分化学反应。以下判断错误的是 A．甲是 B．反应(Ⅰ)在常温下容易发生 C．乙是，可引起温室效应 D．反应(Ⅱ)中是氧化剂 【变式5-1】汽车尾气中主要含有、CO、NO等物质，在汽车尾气的排气管上安装“催化转化器”，可以实现尾气净化。下列说法正确的是 A．尾气净化反应中，CO为氧化剂 B．尾气净化反应中，为还原产物 C．CO和NO为酸性氧化物 D．氮氧化物形成酸雨时没有发生氧化还原反应 【变式5-2】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，下列说法不正确的是 A．该转化过程没有涉及氮的固定 B．依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程 C．还原过程中生成0.1molN2，转移1mol电子 D．三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化 【变式5-3】汽车尾气中通常含有NO等氮氧化物污染气体，会引发酸雨、光化学烟雾和呼吸道疾病等。含NO的尾气需要处理后才能排放。 （1）简述汽车尾气中NO的来源___________。 （2）实验室中可用酸性高锰酸钾溶液吸收NO，离子方程式为______________。 【变式5-4】绿水青山是习近平总书记构建美丽中国的伟大构想，某工厂拟综合处理含废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如图流程： 下列说法不正确的是 A．固体1中主要含有 B．X可以是空气，但不能过量 C．捕获剂所捕获的气体主要是CO D．处理含废水时，发生的反应为： ▌题型06 环境问题与污染源的对应 【典例6】下列与氮循环无关的生态环境问题是 A．光化学烟雾 B．白色污染 C．水体富营养化 D．酸雨 【变式6-1】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 【变式6-2】下列环境问题与产生的主要原因不相符的是 ①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的 ②“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的 ③“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的 ④ “酸雨”主要是由空气中CO2浓度增大引起的 A．只有①④ B．只有②③ C．只有④ D．全部 【变式6-3】下列污染现象主要与二氧化硫有关的是 A．酸雨 B．光化学烟雾 C．臭氧层空洞 D．温室效应 ▌题型07 硫、氮循环的综合治理 【典例7】自然界中，陆地、海洋、大气中的硫元素和氮元素，通过各种循环建立起生态平衡。 （1）下列过程一定属于氮的固定的是___________。 A．硝化过程 B．反硝化过程 C．和在氨氧化细菌作用下反应 D．N2转化为硝态氮 （2）硫元素在元素周期表中的位置为___________。 A．第二周期ⅣA族 B．第二周期ⅥA族 C．第三周期ⅣA族 D．第三周期ⅥA族 （3）以下能判断氧元素和硫元素非金属性强弱的事实是___________。 A．在氢硫酸溶液中通入空气，出现浑浊 B．H2S常温下是气体，水是液体 C．H2S能受热分解，水受热很难分解 D．H2SO4是酸性的，水是中性的 （4）陆地和海洋中的含硫有机物分解可释放H2S，火山喷发、石油等化石燃料的使用会释放SO2，两种气体混合后发生反应的方程式为 。 （5）SO2的过度排放会引起酸雨等一系列环境问题。下列措施中可用于减少SO2排放量，且经济可行的是___________。 A．用天然气代替煤炭做民用燃料 B．将工厂的烟囱造高 C．使用CS2萃取煤炭中的硫 D．燃煤中添加石灰固硫 （6）沿海的火电站可利用天然海水(显弱碱性的微粒主要是)吸收SO2，成本低廉。其过程如图。 已知含+4价S各种粒子占+4价S总量的物质的量分数随溶液pH的变化如图所示。 ①海水吸收SO2过程中pH从8变为6发生的总反应的离子方程式为 。 ②通入空气氧化时发生的离子方程式为 。 （7）铵态氮肥的施肥过度会造成水体的富营养化。研究发现，可以用化学方法去除氨氮。化学方法一般用次氯酸钠氧化水中溶解的氨气，得到无毒无害物质。 ①化学方法除去氨氮的离子方程式为： 。 ②请选出下表中关于氮、硫两种循环的正确评价 。 编号 比较 氮循环 硫循环 A 异 氮元素会进入大气 硫循环不会进入大气 B 氮元素能以有机化合物形式参与循环 硫元素都以无机化合物形式参与循环 C 同 人类活动对氮循环和硫循环都造成了巨大影响 D 氮循环和硫循环对环境影响都导致温室效应 【变式7-1】利用硫碘循环可以处理H2S气体，其方法如图所示。下列说法不正确的是 A．过程Ⅰ中H2SO4被还原为SO2 B．过程Ⅰ、Ⅱ的反应设备不宜使用铁质材料 C．过程Ⅱ的反应方程式为：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI D．处理1mol H2S气体最终需要消耗1mol I2 【变式7-2】酸性条件下，利用T·F菌可实现天然气脱硫，其原理如图所示。下列说法中，不正确的是 A．在图示转化关系中，化合价发生变化的元素有硫、氧、铁 B．反应过程中需要不断补充Fe2(SO4)3 C．在图示转化关系中，氧化性O2> Fe3+ > S D．每消耗68 g H2S，标准状况下将有22.4 L O2得到电子 【变式7-3】和的混合气体通入、、的混合溶液中反应可回收S，转化过程如图所示。下列描述正确的是 A．转化过程中参加循环反应的离子只有、 B．过程Ⅲ反应的离子方程式为 C．为避免混合液失效，混合气体中和的物质的量之比应大于2∶1 D．随着反应的进行，最终混合溶液中、、的浓度会降低 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 硫循环和氮循环（题型突破·举一反三） ▌题型01 硫在自然界的循环 【典例1】B 【变式1-1】（1） （2）A （3）B （4）15 【变式1-2】B 【变式1-3】（1）酸 （2）44.8 ▌题型02 氮循环与固氮、硝化、反硝化 【典例2】C 【变式2-1】（1）A （2）N2+O2 2NO N2+3H2 2NH3 【变式2-2】（1）B （2）3 硝 【变式2-3】（1）大气 工业合成氨方程式 化合态 游离态 （2）0.06 mol （3）25℃ 1.125 （4）先增大后减小 （5）当混合气体中含量小于50％时，会将NO氧化成，使的含量增大，从而使氮氧化物的吸收率增大 （6）废物利用、可生产氮肥（合理即可） ▌题型03 酸雨的形成 【典例3】（1）5.6 （2）催化剂 （3）取该地区刚下的少量雨水并测定其pH值，过一段时间后，再测定其pH值，若pH值减小，证明存在途径二 【变式3-1】2H2SO3+ O2=2H2SO4 【变式3-2】氧化剂 催化剂 【变式3-3】（1） （2） （3） ▌题型04 酸雨的危害与防治 【典例4】B 【变式4-1】CaSO4 【变式4-2】NaOH 2SO2+ O2+2Ca(OH)2=2CaSO4+2H2O 【变式4-3】B 【变式4-4】（1）C （2）95.2% （3）原料易得，成本低 吸收慢，效率较低，在输送中容易造成管道堵塞 （4） ▌题型05 氮氧化物与汽车尾气 【典例5】B 【变式5-1】B 【变式5-2】B 【变式5-3】（1）在汽车发动机的高温高压环境下，空气中的氮气和氧气发生反应生成一氧化氮 （2） 【变式5-4】D ▌题型06 环境问题与污染源的对应 【典例6】B 【变式6-1】C 【变式6-2】C 【变式6-3】A ▌题型07 硫、氮循环的综合治理 【典例7】（1）D （2）D （3）AC （4） （5）AD （6） （7）C 【变式7-1】D 【变式7-2】B 【变式7-3】D / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 硫循环和氮循环（题型突破·举一反三） 题型01 硫在自然界的循环 题型02 氮循环与固氮、硝化、反硝化 题型03 酸雨的形成 题型04 酸雨的危害与防治 题型05 氮氧化物与汽车尾气 题型06 环境问题与污染源的对应 题型07 硫、氮循环的综合治理 ▌题型01 硫在自然界的循环 【典例1】自然界与人类活动对硫的循环均能产生影响。下列说法错误的是_______。 A．地壳中的硫元素常以硫化物和硫酸盐的形式存在 B．火山口温度过高，附近的单质硫会被O2直接氧化为SO3 C．大气中的SO2会形成酸雨，最终以H2SO4的形式进入地面或海洋 D．酸雨会腐蚀建筑物、导致树木枯萎等 【答案】B 【解析】A．地壳中的硫元素主要以硫化物和硫酸盐形式存在，符合实际，故A正确； B．单质硫与O2反应生成SO2，而非直接生成SO3，SO2需在催化剂和高温下才能转化为SO3，故B错误； C．SO2形成酸雨后，经氧化最终生成H2SO4，故C正确； D．酸雨的腐蚀性和生态危害符合事实，故D正确； 答案选B。 【变式1-1】自然界中含硫物质不断发生转化和转移，形成了硫元素的循环。利用这些转化可以制备重要的化工产品，过程中产生的H2S、SO2等会污染环境，需要加以治理。火山喷发是硫元素在自然界中转化的一种途径，过程如下图所示。 （1）H2S电子式为___________。 （2）下列关于硫及其化合物说法中正确的是________。 A．水银温度计打碎可用硫处理 B．SO3是强电解质 C．自然界中不存在单质硫 D．H2S水溶液是强酸 （3）要从Fe与S混合物中提取Fe，下列方法无法实现的是________。 A．加足量浓热NaOH后过滤 B．加热混合物使S升华 C．加CS2充分震荡，弃去液体 D．磁铁吸引 （4）1mol FeS2与O2和Ca(OH)2溶液反应转化为CaSO4·2H2O和Fe2O3，理论上转移电子的物质的量为___________mol。 【答案】（1） （2）A （3）B （4）15 【解析】（1）H2S为共价化合物，其电子式为：； （2）A．硫和易挥发的汞化合成不易挥发的硫化汞固体，所以若水银温度计打碎了可用硫处理，故A正确； B．SO3是非金属氧化物，是非电解质，故B错误； C．自然界中存在单质硫，例如火山灰中有较多的单质硫，故C错误； D．H2S在水溶液中部分电离，是弱酸溶液，故D错误； 答案为A； （3）A．S与热的浓NaOH溶液会反应，而Fe不反应，故A可以实现，A不符合题意； B．加热混合物，二者反应生成硫化亚铁，故B不能实现，B符合题意； C．S溶于CS2，Fe不溶，可以实现，故C不符合题意； D．磁铁可以将铁粉吸附，不吸附S，可以实现，故D不符合题意； 答案选B； （4）1mol FeS2与O2和Ca(OH)2溶液反应转化为CaSO4•2H2O和Fe2O3，1mol FeS2含有1mol Fe、2mol S，该反应中1mol Fe化合价从+2价升高到+3价，失去1mol电子，2mol S化合价从-1价升高到+6价，失去14mol电子，参加反应共失去15mol电子，理论上转移电子的物质的量为15mol。 【变式1-2】如图是硫元素在自然界中的循环示意图，下列说法不正确的是 A．硫在自然界存在游离态 B．3．2g硫与6．4g铜反应能得到9．6g纯净物 C．煤中含有硫元素，燃煤中加生石灰可脱硫 D．氢硫酸是弱酸，能与碱、碱性氧化物反应 【答案】B 【解析】A．硫在自然界中主要以化合态形式存在，在火山口附近或地壳的岩层里有游离态的硫存在，故A正确； B．2Cu+SCu2S，3.2g硫和6. 4g铜反应，其物质的量为1:1，说明硫过量，根据铜算，可知1.6gS和6.4gCu恰好完全反应，还有1.6gS未反应，得到的是物质是1.6g的S和8g的Cu2S为混合物，故B错误； C．煤中含有硫元素，燃煤时生成SO2，加生石灰后，SO2与CaO反应生成CaSO3，CaSO3再被O2氧化生成CaSO4 ，减少SO2的排放，起到脱硫的作用，故C正确； D．氢硫酸是弱酸，具有酸的通性，可与碱、碱性氧化物反应，故D正确； 故选B。 【变式1-3】研究硫及其化合物的应用价值对于社会发展意义重大。 （1）下图为硫元素的价类二维图。请回答： ①A的化学式是_______，其水溶液呈_______性，用电离方程式说明原因：_______。 ②实验室常用G的钠盐(正盐)与E的浓溶液制备C物质。请写出反应的化学方程式_______。 （2）硫酸厂产生的尾气中含有少量。双碱法脱硫的原理示意图如下： ①可以循环使用的物质是_______，过程Ⅰ的离子方程式为_______。 ②理论上，过程Ⅲ中消耗1mol氧气时，过程Ⅰ中吸收的体积(标准状况)是_______L。 【答案】（1）酸 （2）44.8 【分析】根据硫元素形成物质的价类二维图，A为，为，为，为，为，为，G为亚硫酸盐，H为硫酸盐，据此分析解题。 【解析】（1）①由分析，A的化学式是，其水溶液呈酸性，电离方程式为 ； ②G的钠盐（正盐）是，为，制备的化学方程式是：； （2）①由图可知，过程I发生的反应为， 过程II发生的反应为， 过程III发生的反应为， 则可以循环使用的物质是NaOH，过程I的离子方程式为， 故答案为：； ②根据反应建立关系式为：，则， 标准状况下的体积，故答案为：44.8。 ▌题型02 氮循环与固氮、硝化、反硝化 【典例2】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起始于氮的固定，过程可用下图表示。 下列关于海洋氮循环的说法正确的是 A．海洋中的氮循环起始于氮的氧化 B．海洋中的氮循环属于固氮作用的是③ C．海洋中的硝化作用可能有氧气的参与 D．中只含离子键 【答案】C 【解析】A．海洋中的氮循环起始于氮溶解，A错误； B．固氮作用为游离态氮转化为化合态氮，海洋中的氮循环属于固氮作用的是②，B错误； C．海洋中的硝化作用中氮化合价升高，发生氧化反应，则可能有氧气的参与，C正确； D．NH4NO3中的铵根离子中存在氮氢共价键、硝酸根离子中存在氮氧共价键，D错误； 故选C。 【变式2-1】细菌可以促使氮元素进行氧化还原反应，实现氮循环。循环中的部分转化如下图所示。 （1）上图所示氮循环中，属于氮的固定的是_______。(不定项选择) A．N2转化为铵态氮 B．硝化过程 C．反硝化过程 D．细菌作用下的氨氧化 （2）除了以上固氮途径外，还有大气固氮、人工固氮两种常见的固氮途径，请依次书写这两种固氮方式的化学方程式_______、_______。 【答案】（1）A （2）N2+O2 2NO N2+3H2 2NH3 【解析】（1）A. N2转化为铵态氮是游离态的氮气转化为氮的化合物，故A符合；B. 硝化过程为化合态之间的转化，故B不符；C. 反硝化过程为化合态之间的转化，故C不符；D. 细菌作用下的氨氧化，为化合态转化为游离态，故D不符；故答案为：A； （2）大气固氮是氮气在雷电作用下将氮气氧化为NO，化学方程式为N2+O2 2NO，工业合成氨是氮气、氢气在高温、高压、催化剂条件下生成氨气，化学方程式为N2+3H2 2NH3，故答案为：N2+O2 2NO；N2+3H2 2NH3。 【变式2-2】氮元素是生命的基础，自然界中氮的循环过程如下图所示，请分析此图并回答有关问题。 （1）关于N2分子，有关说法错误的是______(选填序号)。 A．N2分子中含有共价键 B．N2分子的结构式可表示为:N≡N: 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 （2）图中共表示了固氮的______种途径。农谚说：“雷雨发庄稼”。原因是雷电时实现了氮的固定，为植物提供______态氮肥。 【答案】（1）B （2）3 硝 【解析】（1）A．N2分子中两个氮原子形成共价键，A正确； B．N2分子的结构式可表示为N≡N，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，D正确； 故选B； （2）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，图中共表示了雷电时发生的自然固氮、人工固氮、豆科植物的根瘤菌进行生物固氮共3种途径，农谚说：“雷雨发庄稼”，原因是雷电时实现了氮的固定，，2NO+O2=2NO2，H2O+3NO2=2HNO3+NO，为植物提供硝态氮肥。 【变式2-3】自然界中氮循环如图所示。 （1）上述循环中涉及到多个固氮过程，过程①是 固氮，过程②是人工固氮，写出人工固氮的方程式 。过程③中氮元素由 态转化为 态。 （2）在细菌的作用下铵态氮（）与亚硝态氮（）可以转化为氮气，所涉及的离子方程式为：，反应中，每生成0.02mol氮气时，转移电子的物质的量为 。 （3）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。有人研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响。下表为对10L人工海水样本的监测数据。硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是 ℃，在最佳反应温度时，48h内去除氨氮反应的平均速率是 。 温度/℃ 样本氨氮含量/mg 处理24h 处理48h 氨氮含量/mg 氨氮含量/mg 20 1008 838 788 25 1008 757 468 30 1008 798 600 40 1008 977 910 工业制硝酸时尾气中含有的NO、可用NaOH溶液吸收。发生的反应有：，。用不同浓度NaOH溶液吸收含量不同的尾气（），氮氧化物吸收率与NaOH浓度间的关系如图所示： （4）随NaOH溶液浓度的增大，氮氧化物吸收率的变化情况是 。 （5）当a小于50％时，加入能提升氮氧化物的吸收率，原因是 。 （6）某小组同学建议用废氨水对含NO、的废气进行吸收，请简述用废氨水吸收的优点。 。 【答案】（1）大气 工业合成氨方程式 化合态 游离态 （2）0.06 mol （3）25℃ 1.125 （4）先增大后减小 （5）当混合气体中含量小于50％时，会将NO氧化成，使的含量增大，从而使氮氧化物的吸收率增大 （6）废物利用、可生产氮肥（合理即可） 【解析】（1）固氮是将游离态氮转化为化合态氮的过程，由图干转化图示可知，过程①是N2和O2在打雷放电的时候转化为NO，故属于自然固氮，过程②是人工固氮，；由题干图示信息可知，过程③中氮元素由化合态转化为游离态； （2）根据反应的离子方程式：可知反应中，每生成1molN2转移3mol电子，故每生成氮气时，转移电子的物质的量为0.02×3=0.06mol； （3）由表可知其他条件相同时，温度在25℃，相同时间内氨氮含量最低，则温度控制在25℃；在此温度时，48h内去除氨氮反应的平均速率是=1.125； （4）由题干图象分析可知，氮氧化物含量越高吸收率越高，随NaOH溶液浓度的增大，吸收率先增大后减小，故答案为：随NaOH溶液浓度的增大，吸收率先增大后减小； （5）图中分析可知氮氧化物吸收率随二氧化氮含量增大而增大，当α小于50%时，加入H2O2能氧化一氧化氮生成二氧化氮，二氧化氮含量增大提升氮氧化物的吸收率，故答案为：图中信息可知，氮氧化物的吸收率随二氧化氮含量增大而增大，当混合气体中二氧化氮含量α小于50%时，加入H2O2能氧化一氧化氮生成二氧化氮，二氧化氮含量越大使氮氧化物吸收率增大； （6）用废氨水对含NO、NO2的废气进行吸收，反应方程式为：NO+NO2+2NH3·H2O=2NH4NO2+H2O、2NO2+2NH3·H2O=NH4NO2+NH4NO3+H2O，NH4NO3、NH4NO2可以用作化肥和化工原料，故用废氨水吸收NOx的优点是可以废物利用、可生产氮肥； ▌题型03 酸雨的形成 ①酸雨：主要指pH小于5.6的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。正常雨水由于溶解了CO2，其pH约为5.6。 ②成因：主要是大气中的SO2与NOx及它们在大气中发生反应后的生成物溶于雨水形成的酸雨。 ③分类 硫酸型 化学方程式： ①2SO2＋O22SO3。 ②SO2＋H2OH2SO3。 ③SO3＋H2O===H2SO4。 ④2H2SO3＋O2===2H2SO4。 硝酸型 化学方程式： ①2NO＋O2===2NO2。 ②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 【典例3】某研究小组研究某地硫酸型酸雨的形成，查阅资料可知有以下途径： 途径一：SO2SO3H2SO4 途径二：SO2H2SO3H2SO4 请回答下列问题： （1）该地区雨水的pH小于_______。 （2）途径一中SO2与空气中的O2在飘尘的作用下反应生成SO3，在此过程中飘尘作_______(选填“催化剂”或“氧化剂”)。 （3）研究小组收集一定量该地区刚下的雨水，欲证明酸雨的形成存在途径二，请写出实验方案：_______。 【答案】（1）5.6 （2）催化剂 （3）取该地区刚下的少量雨水并测定其pH值，过一段时间后，再测定其pH值，若pH值减小，证明存在途径二 【解析】（1）该地区形成酸雨，雨水的pH小于5.6； （2）二氧化硫与氧气反应，氧气为氧化剂，飘尘作催化剂； （3）若存在途径二的过程，空气中的氧气将亚硫酸氧化为硫酸，溶液的pH值减小，故答案为：取该地区刚下的少量雨水并测定其pH值，过一段时间后，再测定其pH值，若pH值减小，证明存在途径二。 【变式3-1】大气中的SO2经过一系列转化最终生成H2SO4，导致降水具有较强酸性，称为酸雨。收集某次酸雨样品，发现8小时内，样品pH一直在减小，其原因可能是___________。(用化学方程式表示) 【答案】2H2SO3+ O2=2H2SO4 【解析】酸雨样品中含有H2SO3，H2SO3具有还原性，在空气中被氧气氧化为H2SO4，化学方程式为：2H2SO3+ O2=2H2SO4，生成的H2SO4酸性强于H2SO3，导致溶液pH减小。 【变式3-2】研究发现，空气其中少量的NO2能参与硫酸型酸雨的形成，反应过程如下： ①SO2+NO2=SO3+NO   ②SO3+H2O=H2SO4   ③2NO+O2=2NO2 NO2在上述过程中的作用是___________，___________。 【答案】 氧化剂 催化剂 【解析】反应①中将SO2氧化为SO3，作用为氧化剂，从总体来看，NO2参与反应，但最后又生成NO2，NO2在整个过程作催化剂。 【变式3-3】SO2在生活生产中有重要用途，但不当使用会造成酸雨等环境问题。 （1）大气中的H2O能结合SO2，被氧化后形成硫酸型酸雨。该过程的总化学方程式为 。 （2）该同学用下图所示装置测定空气中的SO2含量。 反应的离子方程式为：___________ _____=_____________ _____。 ①配平以上化学方程式 。(已知：缺项微粒中各元素化合价均不变) ②当注入标准状况下VmL空气时，KMnO4酸性溶液的紫红色恰好褪去，则该空气中二氧化硫的体积分数为 。(用含V代数式表示) （3）通过查阅资料，该同学还发现，化工厂燃煤会产生SO2，为减少SO2的排放，他设计了下图的工艺流程。图中过程Ⅱ的化学方程式为 。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）与反应生成，继续被氧气氧化，最终转化为，总反应为； （2）①反应中S从+4价升高到+6价，Mn从+7价降低到+2价，根据化合价升降守恒和电荷守恒，离子反应配平后为； ②VmL空气中含的物质的量为，则该空气中的体积分数为； （3）由反应的流程图可知，过程II中，溶液与结合最终生成和，反应方程式为。 ▌题型04 酸雨的危害与防治 （1）危害：酸雨能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。 （2）防治 ①改变能源结构，开发利用氢能、太阳能等清洁能源 ②严格规定污染物的排放标准，提高人们的环境保护意识 ③通过物理方法和化学方法在污染产生的过程中将其消除，如燃煤脱硫、汽车尾气处理等 【典例4】酸雨是一种突出的环境问题。下列有关酸雨及其防治的说法正确的是 A．酸雨是指pH<7的雨水 B．酸雨能直接损伤农作物，破坏森林，加速桥梁的腐蚀 C．向煤中加入适量石灰石，在燃烧时最终生成，可减少酸雨 D．汽车排气管上的“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成和，但不利于酸雨的防治 【答案】B 【解析】A．正常雨水由于溶解二氧化碳，pH约为5.6， 酸雨是指pH<5.6的雨水，A错误； B．酸雨能直接损伤农作物，破坏森林，加速桥梁的腐蚀，B正确； C．向煤中加入生石灰，发生反应CaO+SO2=CaSO3，2CaSO3+O22CaSO4，最终生成硫酸钙，C错误； D．2CO+2NO2CO2+N2，能防止硝酸型酸雨的生成，利于酸雨的防治，D错误； 故选B。 【变式4-1】为了防治酸雨，工业上常采用“钙基固硫法”即将生石灰和含硫的煤混合后燃烧，燃烧时硫、氧气和生石灰共同作用，使硫元素转移到炉渣中，大部分硫元素最终转化为固体盐是___________(填化学式)。 【答案】CaSO4 【解析】煤燃烧时硫、氧气和生石灰共同作用，发生如下反应：，CaO＋SO2=CaSO3，2CaSO3＋O2=2CaSO4，故炉渣中硫元素存在的主要形式为CaSO4。 【变式4-2】可用双碱法(氢氧化钙为悬浊液)脱硫处理工业废气中的SO2，原理如图所示，其中可循环使用的物质是___________，双碱法脱硫的总反应方程式为___________。 【答案】 NaOH 2SO2+ O2+2Ca(OH)2=2CaSO4+2H2O 【解析】由图可知，过程Ⅰ发生反应：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O，过程Ⅱ发生反应：2Ca(OH)2+2Na2SO3+O2=2CaSO4+4NaOH，总反应为：2SO2+ O2+2Ca(OH)2=2CaSO4+2H2O；双碱法脱硫过程中，起初消耗NaOH，后来生成NaOH，所以NaOH 可以循环利用。 【变式4-3】双碱(烧碱、石灰乳)法脱除烟气中的过程如图所示。下列说法中错误的是 A．过程Ⅰ中， B．过程Ⅱ中参与反应的离子方程式为 C．脱除的过程中，可以循环利用 D．生成物可以制作石膏绷带 【答案】B 【解析】A．过程Ⅰ中，生成和，反应的化学方程式分别为：和，反应的和物质的量的比分别为2：1和1：1，所以，A正确；B．过程Ⅱ中参与的反应为、和之间的反应，为石灰乳，不能拆成离子，正确的离子方程式为：，B错误；C．过程Ⅱ中生成了，可以回到过程Ⅰ中循环利用，C正确；D．生成物可以制作石膏绷带，D正确；故选B。 【变式4-4】工业排放的某些气体中含有二氧化硫等大气污染物，对其进行硫治理不仅可以防止有害物质排放，还可以生产其他有用的产品。 （1）在吸收塔内，烟气应从吸收塔的 通入，与塔顶喷淋的海水充分接触。 A．上部                 B．中部              C．下部 （2）若煤电厂排放烟气量为2.0×106 kg·h-1，其中含SO2为0.15%，该烟气经海水脱硫处理后SO2为144 kg·h-1，则脱硫率= 。(脱硫率=) 石灰-石膏法和碱法是另一种常用的烟气脱硫法。石灰-石膏法的吸收反应为SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为：2CaSO3+O2+4H2O=2CaSO4·2H2O。其流程如下图： 碱法的吸收反应为：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图： 已知： 试剂 Ca(OH)2 NaOH 价格 (元/ kg) 0.36 2.9 吸收SO2的成本 (元/ mol) 0.027 0.232 （3）和碱法相比，石灰-石膏法的优点是 ，缺点是 。 （4）在石灰-石膏法和碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案 (参考前面流程将下面流程图补充完整)。 【答案】（1）C （2）95.2% （3）原料易得，成本低 吸收慢，效率较低，在输送中容易造成管道堵塞 （4） 【分析】烟气预处理后，经过热交换器预热，然后使用海水吸收，得到净化空气，吸收后海水经过恢复系统达标入海； 石灰-石膏法与碱法吸收SO2都是利用SO2是酸性氧化物，可与碱反应的性质来吸收SO2的； 【解析】（1）在吸收塔内，烟气应从吸收塔的下部通入，与塔顶喷淋的海水充分接触。故选C。 （2）排放烟气量为2.0×106 kg·h-1，其中含SO2为0.15%，该烟气经海水脱硫处理后SO2为144 kg·h-1，则脱硫率=； （3）利用题中已知和有关信息可知采用石灰-石膏法所用原料易得、成本低等，但亚硫酸钙属于难溶物，吸收慢，效率较低，且在输送中容易造成管道堵塞； （4）二氧化硫为酸性氧化物，会和碱液反应，先用氢氧化钠吸收二氧化硫转化成亚硫酸钠，再用氢氧化钙与亚硫酸钠反应生成氢氧化钠和亚硫酸钙，将成本较高的氢氧化钠循环使用，既降低了成本，吸收效果又好，得到亚硫酸钙使用氧气 氧化得到硫酸钙晶体；设计脱硫方案如下：。 ▌题型05 氮氧化物与汽车尾气 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2NO+2CO2CO2+N2。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8NH3＋6NO27N2＋12H2O，4NH3＋6NO5N2＋6H2O。 【典例5】燃油汽车行驶中会产生、等多种污染物。下图为汽车发动机及催化转化器中发生的部分化学反应。以下判断错误的是 A．甲是 B．反应(Ⅰ)在常温下容易发生 C．乙是，可引起温室效应 D．反应(Ⅱ)中是氧化剂 【答案】B 【分析】甲和氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮和一氧化碳反应生成甲和二氧化碳，再根据元素守恒，则甲为氮气； 【解析】A．根据分析可知，甲是，故A正确； B．由于氮气含有氮氮三键，因此反应(Ⅰ)在常温下不容易发生，在高温或放电条件下发生，故B错误； C．乙是二氧化碳，则乙是引起温室效应的气体之一，故C正确； D．一氧化碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳，一氧化氮中氮化合价降低，因此反应(Ⅱ)中NO是氧化剂，故D正确； 答案选B。 【变式5-1】汽车尾气中主要含有、CO、NO等物质，在汽车尾气的排气管上安装“催化转化器”，可以实现尾气净化。下列说法正确的是 A．尾气净化反应中，CO为氧化剂 B．尾气净化反应中，为还原产物 C．CO和NO为酸性氧化物 D．氮氧化物形成酸雨时没有发生氧化还原反应 【答案】B 【分析】汽车尾气中主要含有、CO、NO等物质，“催化转化器”可以实现尾气净化，说明CO与NO反应生成的是N2和CO2，由此可写出有关化学方程式：。 【解析】A．CO转化为二氧化碳过程中，碳元素化合价升高，CO作还原剂，A错误； B．N2是氮元素化合价降低过程中得到的，NO为氧化剂，为还原产物，B正确； C．CO、NO与碱均不反应，都不属于酸性氧化物，C错误； D．氮氧化物可形成硝酸型酸雨，该过程涉及反应：，属于氧化还原反应，D错误； 故选B。 【变式5-2】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，下列说法不正确的是 A．该转化过程没有涉及氮的固定 B．依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程 C．还原过程中生成0.1molN2，转移1mol电子 D．三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化 【答案】B 【分析】据图分析，储存过程为NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2，氮元素化合价升高；还原过程为CO、CxHy、Ba(NO3)2转化为CO2、H2O、N2和BaO，氮元素化合价降低；整个过程中CO、CxHy、NOx 、O2转化成CO2、H2O、N2；据此作答。 【解析】A．氮的固定是指游离态的氮转化为化合态；该过程中生成了氮气，即不涉及氮的固定，A正确； B．根据图示可知，NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2时，BaO作为催化剂的组成部分参与储存N元素，并在还原过程中生成，B错误； C．还原过程中氮元素化合价从+5降至0价，则生成0.1 mol N2，转移电子的物质的量为0.1mol×(5-0)×2=1 mol，C正确； 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三种成分的净化，D正确； 故答案选B。 【变式5-3】汽车尾气中通常含有NO等氮氧化物污染气体，会引发酸雨、光化学烟雾和呼吸道疾病等。含NO的尾气需要处理后才能排放。 （1）简述汽车尾气中NO的来源___________。 （2）实验室中可用酸性高锰酸钾溶液吸收NO，离子方程式为______________。 【答案】（1）在汽车发动机的高温高压环境下，空气中的氮气和氧气发生反应生成一氧化氮 （2） 【解析】（1）汽车尾气中的NO主要是在发动机内部的高温环境下产生的。发动机工作时，吸入的空气中含有氮气和氧气，在高温、高压条件下氮气和氧气发生反应生成一氧化氮； （2）NO能与MnO在酸性条件下反应生成NO和Mn2+，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，离子方程式为：。 【变式5-4】绿水青山是习近平总书记构建美丽中国的伟大构想，某工厂拟综合处理含废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如图流程： 下列说法不正确的是 A．固体1中主要含有 B．X可以是空气，但不能过量 C．捕获剂所捕获的气体主要是CO D．处理含废水时，发生的反应为： 【答案】D 【分析】工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)被过量石灰乳吸收，生成固体1为CaCO3、CaSO3及过量的Ca(OH)2，气体1为不能被过量石灰乳吸收的N2、NO、CO；气体1中通入X，再用氢氧化钠溶液处理得到NaNO2溶液，X可以为空气，但不能过量，否则会生成硝酸钠；NaNO2与含的废水反应生成无污染的N2；气体2含有CO、N2，则捕获剂所捕获的气体主要是CO，据此解答。 【解析】A．由分析可知，固体1中主要含有CaCO3、CaSO3、Ca(OH)2，A正确； B．气体1中含有NO，NO和氧气、氢氧化钠反应生成亚硝酸钠，因此X可以是空气，但不能过量，否则会将NO氧化为NO2，NO2与NaOH溶液反应产生NaNO3，NaNO3不能与含的废水反应生成无污染的N2，B正确； C．气体2含有CO、N2，经过捕获剂捕获后得到捕获产物和无污染的N2，则捕获剂所捕获的气体主要是CO，C正确； D．处理含废水时，与反应生成无污染的N2，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒可得反应的离子方程式为：+=N2↑+2H2O ，D错误； 故选D。 ▌题型06 环境问题与污染源的对应 【典例6】下列与氮循环无关的生态环境问题是 A．光化学烟雾 B．白色污染 C．水体富营养化 D．酸雨 【答案】B 【解析】A．光化学烟雾是NO、NO2等氮的氧化物导致的环境污染。错误。 B．白色污染是聚乙烯、聚氯乙烯等有机高聚物对环境产生的污染，氮循环无关。正确。 C．水体富营养化 是人们使用化肥、农药或含磷洗衣粉等富含农作物生长所需的N、P、K等营养元素，导致水中的植物疯狂生长，水体缺氧，水发臭、恶化。与氮元素有关。错误。 D．酸雨是由于SO2、NO2和空气中的水蒸气反应产生H2SO4、HNO3，H2SO4、HNO3随雨水降落致使水的PH小于5.6，即形成酸雨，与N元素有关。错误。 故选B。 【变式6-1】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．二氧化碳能引起温室效应，A正确； B．二氧化硫是形成酸雨的主要污染物，B正确； C．一氧化碳有毒，但不能破坏臭氧层，C错误； D．二氧化氮是形成光化学烟雾的主要污染物，D正确； 故选C。 【变式6-2】下列环境问题与产生的主要原因不相符的是 ①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的 ②“赤潮”主要是由于水体中N、P等元素含量过高而引起的 ③“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引起的 ④ “酸雨”主要是由空气中CO2浓度增大引起的 A．只有①④ B．只有②③ C．只有④ D．全部 【答案】C 【解析】①“光化学烟雾”主要是由汽车排放的氮氧化物所引起的，能引起人的呼吸道疾病，所以①正确； ②“赤潮”主要是由水体中P、N等元素过量引起的，造成水体富营养化，所以②正确； ③“温室效应”是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的， 所以③正确； ④“酸雨”能直接破坏农作物、土壤、建筑物等，酸雨是由氮的氧化物、SO2等引起的，所以④错误； 所以环境问题与产生的主要原因不相符的是④。 故答案选：C。 【变式6-3】下列污染现象主要与二氧化硫有关的是 A．酸雨 B．光化学烟雾 C．臭氧层空洞 D．温室效应 【答案】A 【解析】A．SO2溶于水生成酸性物质，会导致酸雨的形成，故A符合题意； B．光化学烟雾主要是由氮氧化物形成，与SO2无关，故B不符合题意； C．臭氧层空洞的形成与氟氯烃有关，与SO2无关，故C不符合题意； D．温室效应主要是CO2、CH4引起，故D不符合题意； 故选A。 ▌题型07 硫、氮循环的综合治理 【典例7】自然界中，陆地、海洋、大气中的硫元素和氮元素，通过各种循环建立起生态平衡。 （1）下列过程一定属于氮的固定的是___________。 A．硝化过程 B．反硝化过程 C．和在氨氧化细菌作用下反应 D．N2转化为硝态氮 （2）硫元素在元素周期表中的位置为___________。 A．第二周期ⅣA族 B．第二周期ⅥA族 C．第三周期ⅣA族 D．第三周期ⅥA族 （3）以下能判断氧元素和硫元素非金属性强弱的事实是___________。 A．在氢硫酸溶液中通入空气，出现浑浊 B．H2S常温下是气体，水是液体 C．H2S能受热分解，水受热很难分解 D．H2SO4是酸性的，水是中性的 （4）陆地和海洋中的含硫有机物分解可释放H2S，火山喷发、石油等化石燃料的使用会释放SO2，两种气体混合后发生反应的方程式为 。 （5）SO2的过度排放会引起酸雨等一系列环境问题。下列措施中可用于减少SO2排放量，且经济可行的是___________。 A．用天然气代替煤炭做民用燃料 B．将工厂的烟囱造高 C．使用CS2萃取煤炭中的硫 D．燃煤中添加石灰固硫 （6）沿海的火电站可利用天然海水(显弱碱性的微粒主要是)吸收SO2，成本低廉。其过程如图。 已知含+4价S各种粒子占+4价S总量的物质的量分数随溶液pH的变化如图所示。 ①海水吸收SO2过程中pH从8变为6发生的总反应的离子方程式为 。 ②通入空气氧化时发生的离子方程式为 。 （7）铵态氮肥的施肥过度会造成水体的富营养化。研究发现，可以用化学方法去除氨氮。化学方法一般用次氯酸钠氧化水中溶解的氨气，得到无毒无害物质。 ①化学方法除去氨氮的离子方程式为： 。 ②请选出下表中关于氮、硫两种循环的正确评价 。 编号 比较 氮循环 硫循环 A 异 氮元素会进入大气 硫循环不会进入大气 B 氮元素能以有机化合物形式参与循环 硫元素都以无机化合物形式参与循环 C 同 人类活动对氮循环和硫循环都造成了巨大影响 D 氮循环和硫循环对环境影响都导致温室效应 【答案】（1）D （2）D （3）AC （4） （5）AD （6） （7）C 【分析】知道氮的固定的定义，非金属性的强弱可通过非金属与氢气化合的难易程度以及氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物的酸性强弱、非金属单质之间的置换等方法进行判断，书写陌生方程式时结合图像或信息进行分析，利用氧化还原反应规律配平。 【解析】（1）氮的固定是将游离态的氮转化为含氮化合物的过程。 A. 由图可知，硝化过程将转化为、，不属于氮的固定。 B. 由图可知，反硝化过程将、转化为氮气，不是将氮气转化为含氮化合物，不属于氮的固定。 C. 和在氨氧化细菌作用下反应没有涉及氮气转化为含氮化合物，不属于氮的固定。 D . N2转化为硝态氮，是将游离态的氮气转化为含氮化合物，属于氮的固定。 （2）硫元素的原子序数为16，核外电子排布为2、8、6。周期数等于电子层数，主族序数等于最外层电子数，所以硫元素在元素周期表中位于第三周期VIA族，答案选D。 （3）A. 在氢硫酸溶液中通入空气，出现浑浊,说明氧气能将硫置换出来，说明氧的非金属性强于硫； B. H2S常温下是气体，水是液体，不能说明氧的非金属性强于硫； C. H2S能受热分解，水受热很难分解，说明水的稳定性强于硫化氢，则氧的非金属性强于硫； D. H2SO4是酸性的，水是中性的，不能说明氧的非金属性强于硫。 （4）H2S和SO2发生反应，H2S中硫元素为-2价，SO2中硫元素为+4价，二者发生氧化还原反应，H2S被氧化，SO2被还原，生成硫单质和水。反应的方程式为。 （5）A. 天然气主要成分是甲烷，燃烧不产生的SO2，用天然气代替煤炭做民用燃料，能有效减少SO2排放，A正确。 B. 将工厂烟囱造高，只是将SO2排放到更高的空中，并没有减少SO2的实际排放量，B错误。 C. 使用CS2萃取煤炭中的硫，操作复杂，成本较高，且CS2有毒，本身也可能带来环境问题，C错误。 D. 燃煤中添加石灰固硫，CaO能与SO2反应，最终生成硫酸钙等物质，能有效减少SO2排放，D正确。 （6）海水吸收SO2过程中pH从8变为6，由微粒的物质的量分数随溶液pH的变化图可知，pH =6时，S主要形式存在，总反应的离子方程式为， 通入空气氧化时，空气中的将氧化为，发生的离子方程式： （7）用次氯酸钠氧化水中溶解的氨气得到无毒无害物质，次氯酸钠具有氧化性，氨气具有还原性，二者发生氧化还原反应，次氯酸钠中的氯元素从+1价被还原为-1价，氨气中的氮元素被氧化为氮气，离子方程式为。 A. 在硫循环中，火山喷发等过程会使硫元素以SO2等形式进入大气，所以硫循环也会进入大气，该选项错误。 B. 硫元素也能以有机化合物形式参与循环，如蛋白质中含有硫元素，该选项错误。 C. 人类大量使用化石燃料等活动，燃烧含氮、含硫物质，对氮循环和硫循环都造成了巨大影响，该选项正确。 D. 温室效应主要是由大气中二氧化碳等温室气体所导致，所以氮循环和硫循环不导致温室效应，该选项错误。 【变式7-1】利用硫碘循环可以处理H2S气体，其方法如图所示。下列说法不正确的是 A．过程Ⅰ中H2SO4被还原为SO2 B．过程Ⅰ、Ⅱ的反应设备不宜使用铁质材料 C．过程Ⅱ的反应方程式为：SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI D．处理1mol H2S气体最终需要消耗1mol I2 【答案】D 【分析】过程Ⅰ的反应方程式为：；过程Ⅱ的反应方程式为：；过程Ⅲ的反应方程式为；根据以上反应完成题目。 【解析】A．结合分析可知过程Ⅰ中为氧化剂，其还原产物为，A正确；B．过程Ⅰ和过程Ⅱ中均有参与，会与铁反应，故反应设备不宜用铁质材料，B正确；C．由分析可知，过程Ⅱ的反应方程式为，C正确；D．由图中循环可知，处理1mol过程中先消耗1mol然后生成1mol，故最终不消耗，D错误；故选D。 【变式7-2】酸性条件下，利用T·F菌可实现天然气脱硫，其原理如图所示。下列说法中，不正确的是 A．在图示转化关系中，化合价发生变化的元素有硫、氧、铁 B．反应过程中需要不断补充Fe2(SO4)3 C．在图示转化关系中，氧化性O2> Fe3+ > S D．每消耗68 g H2S，标准状况下将有22.4 L O2得到电子 【答案】B 【解析】A．在图示转化关系中，化合价发生变化的元素有硫、氧、铁，故A正确；B．Fe2(SO4)3是该反应催化剂，反应过程中不需要补充Fe2(SO4)3，故B错误；C．在图示转化关系中，Fe3+把H2S氧化为S单质，氧化性Fe3+ > S；酸性条件下O2把 Fe2+氧化为Fe3+，氧化性O2> Fe3+，所以氧化性O2> Fe3+ > S，故C正确；D．每消耗68 g H2S，转移电子的物质的量为 ，1mol氧气得4mol电子，根据得失电子守恒，消耗1mol氧气，标准状况下将有22.4 L O2得到电子，故D正确；选B。 【变式7-3】和的混合气体通入、、的混合溶液中反应可回收S，转化过程如图所示。下列描述正确的是 A．转化过程中参加循环反应的离子只有、 B．过程Ⅲ反应的离子方程式为 C．为避免混合液失效，混合气体中和的物质的量之比应大于2∶1 D．随着反应的进行，最终混合溶液中、、的浓度会降低 【答案】D 【解析】A．转化过程中Cu2+也参与循环（过程Ⅱ消耗、过程Ⅲ生成），即参加循环反应的离子还有Cu2+，A错误；B．CuS是难溶物，离子方程式中不能拆写为S2-，过程Ⅲ正确的离子方程式为，B错误；C．总反应为，和恰好反应的物质的量之比为2∶1，若物质的量之比大于2∶1，不足，无法被充分氧化为，不能完全转化，、逐渐减少，混合液失效，故为避免失效，物质的量之比应不大于2∶1，C错误；D．总反应生成，溶剂质量增加，而、、作为循环物质总物质的量不变，因此浓度会降低，D正确；故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $