适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第4章非金属及其化合物第21讲含氮物质之间的转化绿色化学与环境保护课件

第21讲含氮物质之间的转化绿色化学与环境保护【课标指引】

1.能从物质类别和元素价态变化的视角说明氮及其化合物的转化路径。2.认识氮及其化合物的转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。考点一含氮物质之间的转化考点二绿色化学与环境保护目录索引

素养发展进阶考点一含氮物质之间的转化必备知识•梳理1.氮及其重要化合物的“价—类二维图”从物质类别和氮元素化合价两个维度,总结、归纳氮及其重要化合物的性质与转化关系是掌握该部分内容的重要方法之一。2.氮及其化合物之间的转化关系

含氮物质转化的重要化学方程式再巩固。(1)实验室利用NH4Cl和Ca(OH)2固体制备NH3:______________________。(2)NH3的催化氧化生成NO:_________________________________。

(3)NO2与水反应生成HNO3:_________________________________。

(4)Cu与浓硝酸反应制备NO2:_________________________________。

(5)Cu与稀硝酸反应制备NO:_________________________________。

2NH4Cl+Ca(OH)2

CaCl2+2NH3↑+2H2O4NH3+5O2

4NO+6H2O3NO2+H2O══2HNO3+NO4HNO3(浓)+Cu══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O8HNO3(稀)+3Cu══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O关键能力•提升考向1基于“价—类二维图”认识氮及其化合物的转化关系例1(2023·广东茂名二模)研究氮及其化合物的性质,与人类生存环境息息相关,结合下图氮及其化合物的价—类二维图,下列说法不正确的是(

)A.实验室可通过加热i的溶液制取cB.在水溶液中,c能被氧化成fC.自然固氮可实现b→c的转化D.利用a和f反应可生产氮肥A解析

由物质价态及物质类别可知,i为铵盐,c为一氧化氮,无法通过加热铵盐溶液制备一氧化氮,A错误;c为一氧化氮,f为硝酸,由元素价态可知一氧化氮在溶液中可被氧化为硝酸,B正确;b为氮气,c为一氧化氮,氮的固定是指游离态的氮转化为化合态的氮,自然界中的氮气可在闪电作用下转化为一氧化氮,实现氮的固定,C正确;a为氨气,f为硝酸,二者反应生成硝酸铵,可作氮肥,D正确。[对点训练1](2023·广东汕头期末)物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的重要视角。下图是氮及其化合物的价—类二维图,下列说法正确的是(

)BA.a与O2放电下生成cB.c与H2O反应,氧化剂与还原剂质量比为1∶2C.图中由d转化为e需加入氧化剂D.金属单质与d反应一定生成b解析

a是氮气,c是二氧化氮,放电条件下,氮气与氧气化合生成一氧化氮,A错误;c是二氧化氮,它与水发生反应:3NO2+H2O═2HNO3+NO,该反应属于歧化反应,当有3

mol

NO2参加反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,即氧化剂与还原剂的质量之比为1∶2,B正确;d是HNO3,e是硝酸盐,硝酸转化为硝酸盐的过程中无化合价变化,与氧化还原反应无关,C错误;足量浓硝酸与金属反应时,其还原产物一般是NO2,D错误。考向2氮及其化合物的转化与含氮物质的制备例2已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。利用如图装置制取氮气,并用氮气制备Ca3N2,Ca3N2遇水发生水解反应。下列说法错误的是(

)A.①中发生的化学反应为NaNO2+NH4Cl

NaCl+N2↑+2H2OB.④、⑥中依次盛装的试剂可以是浓硫酸、碱石灰C.③中盛放的试剂是NaOH溶液D.实验结束,取⑤中的少量产物于试管中,加适量蒸馏水,可以使试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝C解析

装置①为制备氮气的装置,饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热生成氮气、氯化钠和水,反应方程式为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O,A正确。产生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应,装置④应为干燥装置,可选用浓硫酸作干燥剂;装置⑥中也应装有干燥剂,防止空气中的水蒸气进入,装置⑥中可盛放碱石灰,B正确。装置中含有氧气,可利用装置③除去装置中的氧气,NaOH溶液不能除去氧气,可改成酸性氯化亚铁溶液,C错误。实验结束后,装置⑤中有生成的Ca3N2,Ca3N2遇水发生水解反应生成NH3和Ca(OH)2,NH3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝,D正确。[对点训练2]

实验室用如下装置(略去部分夹持装置)模拟利用氨气和次氯酸钠合成肼(N2H4)的过程。下列说法正确的是(

)A.将装置①中浓盐酸换成H2O2,也可用于制备氧气B.②中盛装NaOH溶液,用于吸收多余的Cl2C.③分液漏斗中盛装饱和食盐水D.当反应结束时,④中可收集一瓶纯净的NH3B解析

由图可知,①中发生的反应为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,打开K1,Cl2能和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO,⑤用来制取NH3,④装置作安全瓶,能防倒吸,在③中NH3和NaClO反应生成N2H4,发生反应ClO-+2NH3═N2H4+Cl-+H2O,最后关闭K1,②中盛装NaOH溶液,用于吸收多余的Cl2。装置①中浓盐酸换成H2O2,制备氧气时不需要加热,MnO2作催化剂,A错误;Cl2有毒,不能排放在环境中,则②中盛装NaOH溶液,用于吸收多余的Cl2,B正确;③分液漏斗中应该盛装NaOH溶液,利用Cl2与NaOH溶液反应制备NaClO,C错误;反应结束后,关闭K2,多余的NH3可收集在④中,但NH3中混有水蒸气,D错误。考点二绿色化学与环境保护必备知识•梳理1.常见环境污染及主要原因

污染名称主要污染物及其成因PM2.5大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物雾霾SO2、NOx和____________________与雾气结合的混合物

酸雨pH<5.6,________、NOx是酸雨形成的主要原因

光化学烟雾机动车尾气中碳氢化合物和氮氧化物在光照条件下生成复杂的污染物臭氧空洞NOx、________等与臭氧发生作用,导致了臭氧层的损耗

水体污染化肥、农药的过度使用,工业“三废”和生活污水的随意排放。水体富营养化可引起“________”或“赤潮”

可吸入颗粒物

SO2氟氯代烷

水华

污染名称主要污染物及其成因温室效应化石燃料的大量使用、大气中的CO2气体大量增加,使地表温度上升的现象白色污染各种塑料垃圾对环境所造成的污染,它们很难降解,会破坏土壤结构2.绿色化学

源头

100%全部

关键能力•提升考向

绿色化学与环境保护例(2024·湖南长郡中学等校联考)2023年第54个世界地球日主题是“珍爱地球,人与自然和谐共生”,引导全社会树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念。下列相关说法或做法正确的是(

)A.聚氯乙烯塑料易造成环境污染,可采用焚烧法处理B.研发催化剂将CO2还原为甲醇是促进碳中和的有效途径C.对废旧电池必须进行分类回收,并集中进行深埋处理D.减少CO2及碳氢化合物的排放以防止温室效应和酸雨的形成B解析

聚氯乙烯含有氯元素,焚烧会产生污染大气的有毒物质,不能采用焚烧的方式处理,A错误;研发催化剂将CO2还原为甲醇,能有效减少CO2的排放,是促进碳中和的有效途径,B正确;废旧电池深埋处理,电池中的重金属元素会污染土壤,C错误;减少CO2及碳氢化合物的排放能防止温室效应,但无法防止酸雨的形成,酸雨的形成主要是SO2、氮氧化物的排放,D错误。[对点训练]

化学在环境污染治理中发挥了重要作用。下列治理措施没有运用相应化学原理的是(

)选项治理措施化学原理A向燃煤中添加生石灰以减少酸雨的形成CaO具有碱性氧化物的通性B在汽车尾气系统中安装催化转化器以减少尾气污染CO和NO在催化剂作用下发生反应,生成无毒气体C用聚乳酸塑料替代传统塑料以减少白色污染聚乳酸具有生物可降解性D向工业废水中添加Na2S溶液除去废水中Cu2+Na2S具有还原性D解析

向燃煤中添加生石灰以减少酸雨的形成,氧化钙能和二氧化硫等气体反应,体现CaO具有碱性氧化物的通性,A正确;汽车尾气系统中安装催化转化器以减少尾气污染,是排气系统中CO和NO在催化剂作用下发生反应,生成无毒气体氮气和二氧化碳,减少污染,B正确;聚乳酸具有生物可降解性,易于降解可减少白色污染,C正确;向工业废水中添加Na2S溶液除去废水中的Cu2+,生成CuS沉淀,不是氧化还原反应,D错误。素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.“以废治废”是基于“绿色化学”观念治理污染的思路。用工业废碱渣(主要成分为Na2CO3)吸收烟气中的SO2,得到亚硫酸钠(Na2SO3)粗品,其工艺流程如图所示。下列说法正确的是(

)A.操作①、④均为过滤B.由含SO2的烟气形成的酸雨在空气中放置一段时间酸性减弱C.亚硫酸钠粗品中不可能含有Na2SO4D.操作③发生反应的化学方程式为NaHSO3+NaOH═Na2SO3+H2OD解析

操作①是加水溶解后再过滤,④为过滤,A错误;由含SO2的烟气形成的酸雨中含有H2SO3,在空气中放置一段时间H2SO3被氧化为H2SO4,弱酸变为强酸,酸性增强,B错误;Na2SO3易被氧气氧化为Na2SO4,则亚硫酸钠粗品中可能含有Na2SO4,C错误;操作③是亚硫酸氢钠溶液中加入氢氧化钠生成亚硫酸钠和水,化学方程式为NaHSO3+NaOH═Na2SO3+H2O,D正确。2.自然界中氮循环过程如图所示,下列说法错误的是(

)D进阶2练热点·提素能3.关于氮及其重要化合物的变化关系如图:下列说法不正确的是(

)A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径B.路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮生成硝酸的主要途径C.上述所有反应都是氧化还原反应D.上述反应中只有③属于氮的固定D4.(2023·广东广州期中)如图为氮及其常见化合物的价—类二维图。下列说法正确的是(

)AA.N2H4分子中存在极性键和非极性键B.实验室中可用向上排空气法收集a物质C.检验b+所需试剂是NaOH浓溶液和蓝色石蕊试纸D.c途径可以用于工业生产硝酸进阶3研真题·明考向5.(2021·江苏卷)在指定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是(

)C解析

NO不溶于水也不与水反应,A错误;稀硝酸与Cu反应得到硝酸铜、水和NO,得不到NO2,B错误;NO有氧化性,CO有还原性,在高温、催化剂条件下二者可发生氧化还原反应转化为无毒的N2和CO2,C正确;O3具有强氧化性,不能作还原剂