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

第21讲含氮物质之间的转化绿色化学与环境保护

层次1基础性1.化学与生活密切相关。下列说法错误的是()A.酸雨是pH小于5.6的雨水B.绿色化学要求利用化学原理从源头上消除污染或减少生产活动对环境的污染C.燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成D.天然气和液化石油气是可再生资源2.关于自然界中氮循环(如图)的说法正确的是()A.②④⑤中氮元素均被氧化B.包含了三种固氮方式C.参与氮循环的都是含氮无机物D.上述过程都是在自然条件下进行的3.(2023·广东梅州第二次质检)氮元素所形成物质的价—类二维图如图所示,下列说法正确的是()A.可用湿润的蓝色石蕊试纸检验aB.通过雷电作用将b转化为c,可实现氮的固定C.d转化为e必须加入氧化剂D.g中的氮原子均采用sp3杂化4.“绿色化学实验”已走进课堂,下列做法符合绿色化学的是()①实验室收集氨气采用图甲所示装置②实验室中做氯气与钠反应的实验时采用图乙所示装置③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应A.②③④ B.①②③C.①②④ D.①③④5.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③C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与D.向海洋中排放含NO3-的废水会影响海洋中N6.(2023·广东深圳期中)人类农业生产离不开氮肥,科学合理使用氮肥,不仅能提高化肥的使用率,而且能够更好地保护环境,回答下列问题:(1)NH4NO3在高温或猛烈撞击时易爆炸(发生分解反应),NH4NO3高温分解不可能同时生成N2、NH3和H2O,理由是_________________________________________。

(2)某小组在实验室模拟以NH3为原料,制备少量硝态氮肥Ca(NO3)2,转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去):NH3→NO→NO2→HNO3Ca(NO3)2①写出实验室用NH4Cl和消石灰共热制备氨气的化学方程式:____________________。

②写出NH3发生催化氧化反应生成NO的化学方程式:________________________。

③将HNO3转化为Ca(NO3)2,列举两种不同类别的化合物M:________________________(写化学式)。

(3)NH4HCO3是一种铵态氮肥,需阴凉处保存,原因是________________________(用化学方程式表示)。(4)过度施用氮肥将导致大气中NH3含量增高,加剧雾霾的形成。(NH4)2SO4是雾霾的成分之一,其形成过程如图所示(转化所需试剂及条件已略去):X可能是SO3或。

②尿素CO(NH2)2是一种常用有机氮肥,缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3和另外一种气体,该反应的化学方程式为________________________。

层次2综合性7.无色的混合气体甲中可能含有NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100mL气体甲经过如图实验处理,结果得到酸性溶液,还有少量气体剩余,则气体甲的组成可能为()A.NH3、NO、CO2 B.NH3、NO2、N2C.NH3、NO2、CO2 D.NO、CO2、N28.研究氮及其化合物的性质,可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价和物质类别关系如图,下列说法正确的是()A.物质A转化为NO发生氧化还原反应B.标准状况下,3.36L物质B与水完全反应,电子转移0.3molC.物质C的浓溶液与Cu的反应为3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2D.NH4+的检验方法是取少量溶液于试管中,加热9.合成氨及其衍生工业是化工生产的重要门类,请结合图示判断下列说法正确的是()A.合成氨采用400~500℃是为了提高原料转化率和反应速率B.湿润的淀粉KI试纸可以鉴别气体2和溴蒸气C.生成固体1的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4ClD.1L气体1、2的混合气与1LNH3在一定条件下转化为对环境无害的物质,混合气中二者的体积比为2∶110.(2024·江苏如皋期初调研)亚硝酸钠是一种工业盐,在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略)及药品探究亚硝酸钠与硫酸的反应及气体产物的成分。已知气体的沸点为NO2:21℃,NO:-152℃。下列说法错误的是()A.用装置b代替装置a的好处是便于控制反应的发生与停止B.反应前应打开弹簧夹,先通入一段时间氮气,除去装置中的空气C.装置中冰水浴的作用是冷凝,使NO2液化D.装置中热水浴有利于促进NO2生成,便于检验是否有NO生成11.亚硝酸钠(NaNO2)是一种具有咸味、有毒,且价格比食盐(NaCl)便宜的工业用盐,常被误作食盐使用,导致多起中毒事故发生,它的部分性质如图,下列说法错误的是()A.可用淀粉碘化钾试纸和食醋鉴别食盐(NaCl)与亚硝酸钠(NaNO2)B.亚硝酸钠可以加到食品中,但添加量要符合规定C.NaNO2与N2H4反应生成NaN3的化学方程式为NaNO2+N2H4NaN3+2H2OD.上图所涉及的化学反应都是氧化还原反应12.(2023·广东广州期中)某兴趣小组在实验室制取氨气并探究稀硝酸的氧化性。回答下列问题:(1)制氨气①氨气的发生装置可以选择图中的(填字母),反应的化学方程式为________________________。

②欲收集一瓶干燥的氨气,选择图中的装置,其连接顺序为:发生装置→(按气流方向,用小写字母表示)。

③检验氨气可选用(填字母)。

A.湿润的蓝色石蕊试纸B.干燥的红色石蕊试纸C.干燥的蓝色石蕊试纸D.湿润的红色石蕊试纸(2)探究稀硝酸的氧化性同学们使用如图中的两种装置(夹持仪器已略去)进行铜与稀硝酸反应的实验。装置Ⅰ装置Ⅱ①使用装置Ⅰ:实验开始后,可观察到的现象是________________________(试管内有空气),反应的化学方程式为

、

。

②使用装置Ⅱ:实验时,先将一定量稀盐酸加入试管,一段时间后,再滴加稀硝酸。加入稀盐酸的目的是,反应的离子方程式为________________________。

层次3创新性13.(2024·陕西渭南模拟)图示分析是学习化学的重要手段之一,学习过程中常遇到各种“数形结合”问题。结合所给图示回答相关问题:(1)从元素化合价和物质类别两个角度学习、研究物质的性质及转化,是一种行之有效的方法。氮元素的“价—类”二维图的信息如图所示:①写出X的电子式,Y的化学式。

②图中关于NO2转化为HNO3的反应过程,下列说法不正确的是(填字母)。

a.氮元素的化合价不发生变化b.NO2生成HNO3过程中,NO2被还原c.若用NO2与H2O反应制取HNO3,可生成另一种产物NO(2)研究表明硝酸与金属反应时,最容易生成亚硝酸(HNO2,弱酸),然后才转化成NOx,如果溶液中存在更强的氧化剂,如过氧化氢,可以将新产生的亚硝酸再氧化成硝酸。如图为金属在不同浓度的HNO3—H2O2混合溶液中的溶解速率和生成NOx的体积V的变化示意图。①最佳溶解金属的混合溶液中HNO3的质量分数为,理由是_________________。

②过氧化氢与亚硝酸反应的化学方程式为________________________。

(3)在焙烧NH4VO3的过程中,固体质量的变化(纵坐标)随温度变化的曲线如图所示,210℃时,剩余固体物质的化学式为________________________。

第21讲含氮物质之间的转化绿色化学与环境保护1.D解析酸雨是指pH小于5.6的降水,主要是人类活动排放的酸性气体如二氧化硫、氮氧化物引起的,A正确;绿色化学的核心是利用化学原理从源头上消除或减少生产生活对环境的污染,而不能污染后再治理,B正确;燃煤中含有S元素,燃烧时产生SO2,容易引起酸雨,加入CaO发生反应CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,减少酸雨的形成,C正确;液化石油气、天然气都是不可再生资源,D错误。2.B解析②中氮元素被还原,④⑤中氮元素被氧化,A错误;①属于自然固氮,②属于人工固氮,③属于生物固氮,包含三种固氮方式,B正确;生命体中参与氮循环的含氮化合物,例如蛋白质,是有机物,C错误;过程②是人工固氮,不是在自然条件下进行的,D错误。3.B解析氮元素所形成物质的价—类二维图如图,则a~g分别为氨气、氮气、一氧化氮、二氧化氮或四氧化二氮、硝酸、一水合氨、硝酸铵。氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,应该用湿润的红色石蕊试纸,A错误;氮气和空气中氧气通过雷电作用反应生成一氧化氮,可实现氮的固定,B正确;二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,不需要加入氧化剂,C错误;硝酸铵中硝酸根离子中氮形成3个共价键且无孤电子对,为sp2杂化,D错误。4.C解析实验室采用图甲所示装置收集NH3,在收集的过程中用滴有酚酞的水检验NH3收集满并吸收逸出的NH3,防止污染环境,符合绿色化学的要求,①合理;实验室中作Cl2与钠的反应实验时采用图乙所示装置,浸有碱液的棉球可以吸收多余的氯气,防止污染环境,符合绿色化学的要求,②合理;实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验,挥发的HCl气体和NH3会污染环境,不符合绿色化学的要求,③不合理;实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应,生成的氮氧化物可以收集在气球里,防止污染环境,符合绿色化学的要求,④合理。5.D解析海洋中的氮循环起始于氮的还原,A错误;海洋中的氮循环属于固氮作用的是②,B错误;反硝化作用是氮元素化合价降低的过程,反硝化细菌在氧气不足的条件下还原N,不一定有氧气参与,C错误;由氮的循环过程可知,硝酸根离子增多,反硝化作用增强,会进一步影响海洋中NH4+的含量6.答案(1)NH4NO3中的N的化合价为+5价和-3价,爆炸过程中,本身会发生强烈的氧化还原反应,N转变为中间价态,而NH3中N元素仍为-3价,N2中N元素为中间价态0价,不符合氧化还原反应的价态规律(合理即可)(2)①2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O②4NH3+5O24NO+6H2O③Ca(OH)2、CaCO3(3)NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑(4)①H2SO3②CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑解析(2)①实验室用NH4Cl和消石灰共热反应生成氨气和水、氯化钙,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。②NH3发生催化氧化和氧气反应生成NO和水,化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。③HNO3为强酸,能和氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙反应转化为Ca(NO3)2,故化合物M为Ca(OH)2、CaCO3。(3)碳酸氢铵在温度较高的情况下,可以分解生成氨气、二氧化碳、水,故反应的化学方程式为NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑。(4)①由分析可知,二氧化硫经过两步反应生成硫酸,最终生成硫酸铵,故X是H2SO3或SO3。②尿素CO(NH2)2缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3,根据质量守恒可知,生成另一种气体为CO2,故反应的化学方程式为CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑。7.A解析NO2是红棕色气体,无色的混合气体甲中一定不含有NO2;H2SO4能与碱性气体反应,所以100mL混合气体甲通过足量浓硫酸,剩余气体80mL,说明混合气体甲中一定含有NH3且体积为20mL;CO2能与Na2O2反应生成Na2CO3和O2,NO是无色气体,与O2反应生成红棕色的NO2,故余气通过足量Na2O2后气体显红棕色,说明混合气体甲中一定含NO和CO2;排水法收集气体,得到酸性溶液为二氧化氮与水反应生成的硝酸,气体还剩余一氧化氮等,还有少量气体剩余,无法确定混合气体甲中是否含有N2,气体甲的组成可能为NH3、NO、CO2。8.A解析由氮元素化合价和物质类别关系图可知,A是NH3,B是NO2,C是HNO3。物质A为NH3,转化为NO发生氧化还原反应,A正确;物质B中氮元素呈现+4价,氧化物为NO2,与水发生反应生成硝酸和一氧化氮,即3NO2+H2O2HNO3+NO,由化学方程式可知,3molNO2参加反应,转移电子2mol,标准状况下,3.36LNO2的物质的量n=VVm=3.36L22.4L·mol-1=0.15mol,转移电子0.1mol,B错误;物质C为HNO3,它的浓溶液与Cu反应,生成硝酸铜、NO2和H2O,离子方程式为Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O,C错误;NH4+的检验是取少量试液于试管中,加入氢氧化钠溶液9.C解析由图可知,气体1为NO,气体2为NO2,NO2与水反应生成硝酸,也能将I-氧化为I2,不能用湿润的淀粉KI试纸鉴别气体2和溴蒸气,B错误;固体1为NaHCO3,NaHCO3受热分解生成固体2为Na2CO3,C正确;1LNO、NO2的混合气体与1LNH3在一定条件下转化为对环境无害的物质,反应方程式为2NH3+NO+NO22N2+3H2O,NO、NO2的体积比等于化学计量数之比(1∶1),D错误。10.A解析b代替a利于液体流下,不能控制反应的发生与停止。11.D解析亚硝酸钠能和酸化的KI反应生成碘单质,淀粉遇碘变蓝色,A正确;NaNO2具有防腐性,但有毒,所以亚硝酸钠可以加到食品中,但添加量要符合规定,B正确;亚硝酸钠和肼反应生成叠氮化钠和水,该反应中N元素化合价由+3、-2变为-13,C正确;有电子转移的化学反应为氧化还原反应,其特征是有元素化合价的升降,NaNO2与NH4Cl反应生成NH4NO2的反应中没有元素化合价的变化,D12.答案(1)①A或B2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O或NH3·H2ONH3↑+H2O②dcfei③D(2)①铜片逐渐溶解,有气泡产生,试管内生成红棕色气体3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O2NO+O22NO2②生成二氧化碳排除试管中的空气2H++CaCO3Ca2++CO2↑+H2O解析(1)①氨气的制备可以用氯化铵和氢氧化钙加热2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,或者加热浓氨水NH3·H2ONH3↑+H2O制备;发生装置可以选择图中的A或B。②生成的氨气中混有水蒸气,且氨气为碱性气体,故可以用碱石灰干燥;氨气密度比空气小,要采用向下排空气法收集,收集后需要用防止倒吸的处理装置,所以连接顺序