氮与社会可持续发展（八大题型）解析版-2024-2025学年高一化学（苏教版必修第二册）

阶段性复习题型归纳二氮与社会可持续发展

♦题型01氮及其化合物的物理性质和用途

♦题型02氮及其化合物的化学性质

♦题型03氮及其化合物的转化关系

♦题型04工业合成氨与硝酸制备

♦题型05与氮有关的反应机理分析

♦题型06氮氧化物的无害化处理

♦题型07有关氮及其化合物的实验探究

♦题型08有关硝酸反应的计算题

举一反三

♦题型01氮及其化合物的物理性质和用途

【典例1】下列有关含氮化合物的性质与用途具有对应关系的是

A.NH4HCO3受热易分解，可用作化肥

B.铁能与冷的浓硝酸反应，可用于制备氢气

C.NH3具有氧化性，可用于生产硝酸

D.液氨汽化时吸收大量的热量，可用作制冷剂

【答案】D

【解析】A.NH4HCO3受热易分解与用作化肥无关，NH4HCO3用作化肥是因为含有N元素，故不选A；

B.铁在冷的浓硝酸中钝化，故不选B；

C.NH3具有还原性，可用于生产硝酸，故不选C；

D.氨气易液化，液氨汽化时吸收大量的热量，可用作制冷剂，故选D；

选D。

【变式1-1】下列含氮物质的性质与用途具有对应关系的是

A.2化学性质稳定，可用于食品保鲜B.NH3具有还原性，可用作制冷剂

C.HNO3与水互溶，可用于制造硝酸盐D.NH4HCO3受热易分解，可用作氮肥

【答案】A

【解析】A.用化学性质稳定，可以作保护气，且无毒，可用于食品保鲜，具有对应关系，A符合题意;

B.NH3具有还原性，可以作还原剂，NE易液化，气化时吸收大量的热，可用作制冷剂，不具有对应关系,

B不符题意；

C.HNO3与水互溶，配制一定比例的硝酸溶液，HNC>3与碱性氧化物、部分盐、碱反应产生硝酸盐，因此

可用于制造硝酸盐，不具有对应关系，C不符题意；

D.NH4HCO3中的氮以镂根的形式存在，易被植物吸收，可用作氮肥，不具有对应关系，D不符题意；

答案选A。

【变式1-2】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是

A.通常情况下N2的化学性质很稳定，因此N?可在焊接金属时作保护气

B.钱盐受热易分解，实验室可利用NH4cl固体分解制取氨气

C.铁、铝常温下与浓硝酸不反应，可用铁质或铝制容器盛放浓硝酸

D.浓硫酸具有吸水性，可用来干燥氨气

【答案】A

【解析】A.M中氮原子之间存在氮氮三键，通常情况下N2的化学性质很稳定，因此N?可在焊接金属时

作保护气，A正确；B.镂盐的热稳定性差，受热易分解，但实验室利用NH4cl和氢氧化钙固体反应制备氨

气，不是利用NH4cl固体分解制取氨气，B错误；C.铁、铝常温下遇浓硝酸钝化，属于化学变化，C错误；

D.浓硫酸能与氨气反应，不能干燥氨气，D错误；故选A。

♦题型02氮及其化合物的化学性质

【典例2】下列叙述不正确的是

A.NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水

B.NO和NH3均可用排空气法收集

C.NH3中的N元素只具有还原性

D.NH3遇到挥发性强酸能产生白烟

【答案】B

【解析】A.NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水，A项正确；

B.NO能被氧气氧化生成NO2，所以不能用排空气法收集，NE可用向下排空气法收集，B项错误；

C.NH3中的氮元素为-3价，为氮元素的最低价，只具有还原性，C项正确；

D.NE遇到挥发性强酸能产生白烟，如与浓盐酸相遇产生氯化镂而产生白烟，D项正确；

答案选B。

【典例3】下列除去杂质的操作方法正确的是

A.NO中有少量的NO2：用水洗涤后再干燥

B.食盐中有少量的NH£1：加过量的烧碱溶液后加热蒸干

C.2中有少量的通过足量灼热的氧化铜

D.硝酸中溶有少量BaCb，可向硝酸中加入适量硫酸溶液

【答案】A

【解析】A.杂质NO2与水反应产生HNO3、NO,因此将混合气体通过水后可以除去NO2,然后干燥，就

得到纯净NO气体，A正确；

B.NH4C1：加过量的烧碱后溶液中混有过量NaOH,又引入了新的杂质，不能达到除杂、净化的目的，B

错误；

C.02与足量灼热的氧化铜不能反应，因此不能达到除杂净化的目的，c错误；

D.BaCb与适量硫酸反应产生BaSC)4沉淀和HC1,会引入新的杂质HC1,不能达到除杂净化的目的，D错

误；

故合理选项是A。

【变式2-1］人类的认识依赖于生产活动。下列生产活动与所述的化学知识关联正确的是

选项生产活动化学知识

A向薯片袋内充入氮气氮气无色无味

B用铁罐车运输浓硝酸常温下，铁遇浓硝酸发生钝化

C用氨水处理二氧化硫烟气氨水具有挥发性

D施用镂态氮肥时，要避开草木灰镂态氮肥受热易分解

【答案】B

【解析】A.用氮气来保存薯片，与氮气的化学性质稳定有关，与其盐酸无关，A错误；

B.铁在常温时遇到浓硫酸会钝化，可以用用铁罐车运输浓硝酸，B正确；

C.氨水具有碱性，可以吸收二氧化硫烟气，C错误；

D.草木灰溶于水显碱性，镂态氮肥中的钱根离子遇草木灰容易生成氨气而使其失效，D错误；

故选B。

【变式2-2］下列叙述不正确的是

A.NH3易液化，液氨常用作制冷剂

B.稀硝酸和铁反应产生的氢气可为工业制氨提供原料

C.钱盐受热易分解，因此贮存镂态氮肥时要密封保存

D.NO2和NO都不是碱性氧化物

【答案】B

【解析】A.NH3易液化，液氨气化时吸收大量的热，使周围环境温度降低，因此液氨常用作制冷剂，A正

确；

B.稀硝酸和铁反应生成一氧化氮，不能生成氢气，B错误；

C.受热易分解的物质贮存时，要密封保存，并放在阴凉通风处，镂盐受热易分解，因此贮存镂态氮肥时要

密封保存，并放在阴凉通风处，C正确；

D.NOz和NO都不能和酸反应生成相应的盐和水，都不是碱性氧化物，D正确；

故选B。

【变式2-3］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.自然固氮、人工固氮都是将N?转化为NR

B.侯氏制碱法以H?。、NH3ACO2、NaCl为原料制备NaHCOs和NH4cl

C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3

D.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”

【答案】A

【解析】A.自然固氮是将N2转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3,比如大气固氮是将N2会转化为

NO,A错误；

B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCCh和NH4CI,反应的化学方程式为

H2O+NH3+CO2+NaCl=NaHCO3i+NH4Cl,B正确；

催化剂

C.工业上通过NE催化氧化等反应过程生产HNO,相关的化学反应方程式为4NH+5O,^=

33A

4NO+6H2O、2NO+O2=2NO2>3NO2+H2O=2HNO3+NO>4NO2+O2+2H2O=4HNO3,C正确；

D.氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，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“，D正确；

故选A。

【变式2-4】下列各组离子在碱性条件下可以大量共存，而在强酸性条件下不能大量共存的是

A.K+、Na+、ChSO：B.Ca2+,Fe3+.NO］、CT

C.Ba2+、Na+、「、NO3D.NH：、Fe2+.ChNO；

【答案】C

【解析】A.K+、Na+、ChSO：与OH能大量共存，与H+也能大量共存，A不符合题意；

B.Ca2\Fe3+、N0「Ct中Fe3+与0、不能大量共存,Ca2+>Fe3+>NO］、C1与H+能大量共存，B不符合

题意；

C.Ba2+、Na+、「、NOJ与OH能大量共存，其中NO1在H+环境下具有强氧化性，与发生氧化还原反应

不能大量共存，C符合题意；

D.NH：、Fe2+、C1-,NO；中的NH；、Fe?+与0出都不能大量共存，其中NO］在H+环境下具有强氧化性,

与Fe2+发生氧化还原反应不能大量共存，D不符合题意；

故选C。

♦题型03氮及其化合物的转化关系

【典例4］|（22-23•高一下•江苏淮安、宿迁七校•期中）在指定条件下，下列选项所示的物质间转化能实现

的是

Hz

A.NO(g)0>HNO3(aq)B.稀硝酸

Hl

C.NO2(g)0>HNO3(aq)D.NOj(aq)—°i->NOj(aq)

【答案】C

【解析】A.NO不与H2O反应，选项A不符合题意；

B.稀HNC>3与Cu反应生成NO,3CU+8HNO3=3CU(NO3)2+2NOT+4H2O,选项B不符合题意;

C.发生反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,能实现转化，选项C符合题意；

D.NO］中的N为最高价+5价，。3为氧化剂，因此不能生成NO；,选项D不符合题意；

答案选C。

【变式4-1］自然界中的氮循环部分过程如图所示，有关循环过程的说法中，正确的是

A.固氮过程中，N?可能做还原剂

B.硝化过程的反应物中，NH3属于盐

C.反硝化过程中，必须有。2的参与

D.氮元素可通过氨化过程从无机物转移到有机物中

【答案】A

【解析】A.由图可知，固氮过程中，氮气转化为硝酸根离子、亚硝酸根离子时，氮元素的化合价升高被氧

化，氮气为反应的还原剂，故A正确；

B.氨气属于气态氢化物，不属于盐，故B错误；

C.由图可知，反硝化过程中，硝酸根离子、亚硝酸根离子转化为氮气，氮元素的化合价降低被还原，应有

还原剂参与，不可能有氧气参与，故C错误；

D.由图可知，氮元素可通过氨化过程从有机物转移到无机物中，故D错误；

故选Ao

【变式4-2】用NaOH溶液吸收处理氮氧化物，主要反应为：NO+NO2+2OH=2NO；+H2O,

2NO2+2OH-=NO；+NOJ+H2O,在指定条件下，下列微粒间的转化能够实现的是

TT0

NH___N°2----->NB.NO2->NO-

A.3催化剂A2

C.HNO3光照>NOD.SO2NH3H2。>soj

【答案】A

【解析】A.NH3中N元素化合价为-3,NO2中N元素化合价为+4,N%、NCh发生归中反应生成N2和

NO

HO,NH3二>“人》才能实现,故选A；

2催化剂A

HO

B.NO2和H2O反应生成HNO3和NO,NO2——2—>NO；不能实现，故不选B；

光昭

C.硝酸在光照条件下生成NO2、。2、H2o,HNO3>NO不能实现,故不选C；

D.二氧化硫和过量氨水反应生成亚硫酸筱，SO,NHS^O>so：-不能实现,故不选D；

选A。

【变式4-3】部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是

A.将足量铜丝插入d的浓溶液只产生c气体

B.a既可被氧化，也可被还原

C.c溶于水可得d和b

D.自然界可存在2—1)—(2-(1->6的转化

【答案】A

【分析】根据图示，a为0价且为单质，则a为N?；b为+2价、c为+4价且都为氧化物，则b为N。、c为

N。2(或N2O4)；d为+5价且为酸，则d为AN。；e为+5价且为盐，则e为硝酸盐，据此分析解答。

【解析】A.足量铜丝插入d的浓溶液，先发生CM+4W(浓)=。/("93)2+2"。2个+2凡0,得到气体c：

NO2,随着反应进行，c(HVQ)逐渐降低，发生反应3Q/+8引\@=3C“Nq)2+2NOT+4HQ,得到的气

体变为b：NO,不是只能得到c气体，A错误；B.a为N?,在一定条件下能被氧化：N+O=2N0,

22闪电

催化剂

也可以被还原：N2+3H22NH3,B正确；C.c溶于水与水反应：3NO2+H2O=2HNO.+NO,结合

高温高压

分析，C正确；D.在自然界可存在的转化，即2木。非。2m畋麻硝酸盐，D

正确；故答案为：Ao

♦题型04工业合成氨与硝酸制备

【典例5】氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图:

下列说法错误的是

A.流程中的转化涉及复分解反应

B.工业上可用铁槽车储运浓硝酸

C.“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质

D.为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔”

【答案】A

【分析】氮气和氢气在合成塔中合成氨气，分离出氨气后，通入空气氧化氨气生成一氧化氮，一氧化氮和

水、空气一起在吸收塔中生成硝酸。

高温高压催化剂

【解析】A.流程中的转化涉及的反应为N2+3H2、停化片、2N%4NH3+5O2^^4NO+6H2O,

4NO+3O2+2H2O=4HNO3,没有涉及复分解反应，A错误；

B.常温下，浓硝酸能够使铁钝化，工业上可用铁槽车储运浓硝酸，B正确；

C.氨气易液化，将液氨分离出来，剩余的氮气、氢气可以循环利用，“氨分离器”中主要应用了氨气易液化

的性质，C正确；

D.如图，为提高氮的利用率，尾气可循环进入“合成塔”，D正确；

故选Ao

【变式4-1］以N?和H?为原料制备HNC>3主要过程如图所示。已知名为阿伏加德罗常数的值，下列说法不

正确的是

。2OT

NqQ~"BDHNO

H2^~2--C3

A.O.lmolA完全氧化为B和C时，消耗标准状况下体积为2.8L

B.1.7gA和1.8gC含有的共价键数目分别为0.3踵和0.2治

C.0.1molN2和OJmolH2充分反应生成A分子的数目是0.2名

D.O.lmolD与。2、C完全转化为HNO3时，转移电子数目为

【答案】C

【分析】氮气和氢气反应生成氨气，即A为NH3,氨气发生催化氧化，得到NO和H2O,即C为H2O,B

为NO,NO被氧化成NO2,NO2>氧气、水生成硝酸，据此分析;

催化剂

【解析】A.氨气与氧气发生4NH3+5O2^=4NO+6H2。，消耗（Mmol氨气同时，消耗氧气的物质的量为

A

0.1x—mol=0.125mol,即标况下消耗氧气的体积为0.125molx22.4L/mol=2.8L,故A说法正确；B.根据上

4

17g

述分析，A为NH3,C为H2O,1.7g氨气中所含共价键数目为设篇X3XNA=0.3M，1.8g水中所含共价键

18H

数目为k/Jx2xNA=0.2M，故B说法正确；C.合成氨是可逆反应，不能进行到底，因此生成氨气物质

18g/mol

的量小于0.2mol,故C说法错误；D.NO?、。2、水反应方程式为4NO2+O2+2H2O4HNO3,消耗O.lmolNCh

转移电子数目为O.lmolxlxMR.lM，故D说法正确；答案为C。

【变式4-2】空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸,

反应过程如图：

H2、局温、局压、催化剂RTTT。2、催化剂、△RTC。2RTC及0、。2TTXTC

N2----------------序西---------^印一一节脸——>NO—定"TNO2一一2r一HNC）3

硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的

是（）

A.常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中

B.BaSCh固体能溶于稀硝酸，生成Ba（NC>3）2，放出SO2气体

C.工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3,将未反应的原料气送回合成

塔以提高原料的利用率

D.转化④中，当“NO2）：HO2）=4：1时，理论上NO2全部转化为HNO3

【答案】B

【解析】硝酸是氧化性酸，BaSCh固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钢，硝酸被还原生成NO,B错误。

♦题型05与氮有关的反应机理分析

【典例6】科学研究人员提出在有机碳源和微生物的作用下，可以实现大气中的氮循环（如图所示），减少对

环境的污染。下列说法正确的是

A.NH；转化成NO2属于氮的固定

B.图中氮的化合价仅有0、+3、+5

C.转化过程中NO1被甲醇氧化为N2

D.NO2与NH；反应的离子方程式为：NO2+NH：=N2T+2H2O

【答案】D

【解析】A.NH；转化成NO；不是N由游离态转化为化合态，不属于氮的固定，故A错误；

B.图中氮的化合价除有0、+3、+5,图中还有-3价，故B错误；

C.转化过程中NO3被甲醇还原为N2,故C错误；

D.NO2与NH：反应生成氮气和水，离子方程式为：NO；+NH：=N2T+2H2O,故D正确；

故选D。

【变式5-1】硝酸厂烟气中含有大量氮氧化物(NOx)。常温下，将烟气与H2的混合气体通入Ce(SC)4)2与

Ce2(SOJ的混合溶液中可实现无害化处理，其转化过程如图所示。下列说法正确的是

A.反应I的离子方程式为Ce4++H2=Ce3++2H+

B.反应II中氧化产物与还原产物的物质的量之比为2：1

C.该转化过程的实质是NO被H2氧化

D.反应过程中混合溶液内Ce3+和Ce4+离子总数一定保持不变

【答案】D

【分析】根据进出图可知，Ce，+把H2氧化为H+,自身被还原为Ce3+,然后Ce3+在酸性条件下再被NO氧化

为Ce4+,NO被还原为N2，同时还生成水，据此解答。

【解析】A.过程I发生的反应为Ce4+把H2氧化为H+,自身被还原为Ce3+,反应的离子方程式为：2Ce4++

3+

H2=2Ce++2H,故A错误；

B.过程II为2NO+4Ce3++4H+=N2+4Ce4++2H2。，氧化产物为Ce，+,还原产物为N2，两者之比为4：1,故B

错误；

C.该转化过程的实质为NO被H2还原为N2，氏被氧化为水，故C错误；

D.处理过程中，Ce3+和Ce4+做催化剂，催化剂在反应前后，质量不变，数量不变，故D正确；

故选D。

【变式5-2】据《环境微生物学》报道，厌氧氨氧化菌中的某些生物酶可以促进H+和0的转移(如下图中转

移路径a、b和c),从而将污水中的NO；和NH：转化为N2进入大气层(具体原理如下图中反应过程I、II和

III),该污水脱氮技术具有良好的应用前景。下列说法不正确的是

NH：

H20

A.过程I中NO?发生还原反应

B.路径a和b中转移的H+数目相等

C.过程II中参与反应的n（N0）:n（NH：）=l:4

D.过程I-III的总反应为NO/NH：=N2T+2HQ

【答案】C

【解析】A.过程I中NO；转化为NO,N元素化合价降低，发生还原反应，A正确；

B.由图示可知，过程I中NO：在酶1的作用下转化为NO和H2O,反应的离子方程式为

+

NO2+2H+e=NO+H2O,a过程生成ImolNO转移2moiH+,过程II中NO和NH：在酶2的作用下发生反应

+

生成N2H4和HzO,反应的离子方程式为：NH：+NO+2H+3e=N2H4+H2O,b过程消耗ImolNO转移

2moiH+,转移H+数目相等，B正确；

+

C.过程n中发生的离子反应为：NH：+NO+2H+3e=N2H4+H2O,n（NO）:n（NH：）=l:l,C错误；

D.据图可知经过过程I至肛H,NH；和NO］发生反应生成N2和水，离子方程式为：

NO；+NH；=N2T+2H2O,D正确；

故选C。

♦题型06氮氧化物的无害化处理

【典例7】某工厂拟综合处理含NH；废水和工业废气（主要含N2、CO?、SO?、NO、CO,不考虑其他成分）,

设计了如图流程。已知：NO+NO2+2OH-=2NO-+H2O,下列说法正确的是

A.固体1中主要含有CaCCh、CaSO4

B.捕获剂所捕获的气体主要是CO

C.X可以是空气，且需过量

+

D.处理含NH；废水时，发生的反应：NH>5NO-+4H=6NOT+4H2O

【答案】B

【解析】A.固体1是二氧化碳、二氧化硫和氢氧化钙反应生成碳酸钙、亚硫酸钙，因此固体1中主要含

有CaCC>3、CaSO3,故A错误；

B.气体1中NO和氧气和NaOH反应生成NaNO2,因此气体2主要是CO和N2,而捕获剂所捕获的气体

主要是CO,故B正确；

C.NO+NO2+2OH-=2NO；+H2O,X可以是空气，但只能适量，过量就会生成硝酸钠，故C错误；

D.处理含NH：废水时，镂根和亚硝酸根反应生成氮气，其发生的反应：NH：+NO-=N2T+2H2O,故D错

误。

综上所述，答案为B。

【典例8】我国空气质量预报的内容主要包括三个方面：二氧化硫、氮氧化物（NO*）、悬浮颗粒物等三种大

气污染物的浓度。

（1）与氮氧化物有关的全球或区域性大气环境问题有—（填字母序号）。

a.酸雨b.沙尘暴c.光化学烟雾d.温室效应

（2）为了降低汽车尾气对大气的污染，目前最有效的方法是给汽车安装尾气净化装置。它能将尾气中的CO

和NO在催化剂作用下，发生反应转化为无害气体，其反应的化学方程式为o

（3）酸雨是指pH<5.6的降水，主要是由人为排放到大气中的等酸性气体转化而成的。在煤中加入适

量的石灰石就可以减少酸雨的危害，则发生反应的化学方程式为o

【答案】（1）ac

催化剂

（2）2NO+2CON2+2CO2

AA

=

（3）二氧化硫SO2+CaCO3CaSO3+CO2或2SO2+2CaCO3+O2=2CaSO4+2CO2

【解析】（1）氮氧化物会造成硝酸型酸雨以及光化学烟雾等环境问题，所以氮氧化物造成的环境问题为,

故选ac<,

催化齐!J

（2）CO和NO在催化剂作用下发生反应转化为无害气体N2和CO2，化学方程式为：2NO+2c

A

N2+2CO2O

（3）酸雨是指pH<5.6的降水，主要是由人为排放到大气中的二氧化硫等酸性气体转化而成的。在煤中加

A

入适量的石灰石就可以减少酸雨的危害，则发生反应的化学方程式为SO2+CaCO3=CaSO3+CC>2或

A

2SO2+2CaCO3+O2=2CaSO4+2CO2。

【变式6-1】工业废水中的氨氮（以NH3、NH：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NH：在硝化细菌的作用下被氧气氧化为NO；,NO；再与NH：作用生成N2。

①NH：转化为NO,的离子方程式为o

②NO；与NH：在转化为N2的反应中消耗NO］与NH：的物质的量之比为。

(2)次氯酸钠氧化法：向氨氮废水中加入NaClO,氨氮转化为N?而除去。

①NaClO氧化NH3的离子方程式为。

②一定pH下，NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当加(NaCl。):加(NH3)>7.7时，总

氮的去除率随加(NaClO):加(NH3)的增大不升反降的原因是。

100F』・■*

%

>、9o

健

虫8O•-氨氮去除率

一总氮去除率

701------1------，------1------1~

7.07.47.88.28.6

w(NaC10):w(NH3)

(3)活性炭-臭氧氧化法：活性炭-臭氧氧化氨氮的机理如图所示。*表示吸附在活性炭表面的物种，©H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其它条件不变调节废水的pH,废水中氨氮去除率随pH的变化如图所示。随pH增大氨氮去除率先明显

增大，后变化较小，可能的原因是

78910111213

pH

硝化细菌

【答案】(1)NH：+2O,NO：+H,O+2H+3：5

-

(2)3C1O+2NH3=3Cf+N2+3H2ONaClO将部分氨氮氧化为NO；、NO-留在废水中

（3）。3与活性炭表面吸附的OH-作用生成OH,QH将活性炭表面吸附的NH：转化为N?随pH增大,

活性炭上吸附的OH-增多，生成QH增多；pH继续增大时，OJT将NH：转化为NH，不利于活性炭对氨

氮的吸附

【解析】（1）①NH：转化为NO3,N元素化合价从-3升高到+5价，氧元素从0价降低到-2价，则按得

硝化细菌

失电子数守恒、电荷守恒、元素质量守恒得离子方程式为NH：+2O2^^=NO；+HQ+2H+。

②NO3与NH；在转化为N2的反应中，NO；中N元素化合价从+5降低到0价，NH：中N元素化合价从-3

升高到0价，按得失电子数守恒、消耗NO；与NH：的物质的量之比为3：5。

（2）①C1CF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、元素质量守恒、电荷守恒得离子反应方程式为：3C1O-+2NH3=3Cr+N2+3H2Oo

②一定pH下，NaClO的投加量对污水中氨氮去除率的影响如图所示。当7"（NaC10）:〃?（NH3）>7.7时，总

氮的去除率随〃?（NaC10）:〃?（NH3）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NO：、NO1留在废水中。

（3）①由图可知：活性炭-臭氧氧化氨氮的机理可描述为：。3与活性炭表面吸附的OIF作用生成QH,QH

将活性炭表面吸附的NH；转化为N?。

②结合信息可知：生成QH增多时反应速率增大。则随pH增大氨氮去除率先明显增大后变化较小的可能原

因是：随pH增大，活性炭上吸附的OT增多，生成QH增多；pH继续增大时，OH一将NH；转化为NH3,

不利于活性炭对氨氮的吸附。

【变式6-2］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）已知Imol氨气发生反应②，完全反应生成NO和水蒸气时放出226kJ的热，该反应的热化学方程式

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，理论上每生成ImolN2时，转移的电子为mol。

（4）实验室中，浓硝酸需用棕色试剂瓶盛放，并置于冷暗处的原因是.

（5）NH4NC>3是农业生产中常用的一种氮肥。

①NH,NOs中氮元素的质量分数是。

②实验室中检验某种化肥是锈态氮肥的方法是。(写出操作步骤、现象和结论)

【答案】(1)⑤

1

(2)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)AHi=-904kJmol-

(3)NO28

(4)浓硝酸不稳定，在常温下见光或受热易发生分解

(5)35%将少量肥料与少量氢氧化钙混合后放入试管中，在酒精灯上微热，用湿润的红色石蕊试纸检

验，若产生了使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则该化学肥料为镂态氮肥

【解析】(1)反应①②③④⑤中，反应⑤是硝酸和氨气反应生成硝酸镂，元素化合价不变，反应⑤不属

于氧化还原反应；

(2)已知Imol氨气发生反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6HzO(g),完全反应生成NO和水蒸气时放出

226kJ的热，则4moi氨气反应放热226kJx4=904kJ,该反应的热化学方程式是

4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)AH=-904kJ/molo

(3)①NO和Ch反应生成N02,NO2和CO反应生成、和C02,该过程的中间产物是N02o

②催化转化过程中，总反应为2NO+C)2+4CO=4CO2+N2,碳元素化合价由+2升高为+4,理论上每生成Imol

Na时，转移的电子为8mol。

(4)浓硝酸不稳定，在常温下见光或受热易发生分解，所以实验室中，浓硝酸需用棕色试剂瓶盛放，并置

于冷暗处。

14x2

(5)①NHNC)3中氮元素的质量分数是二,x100%=35%。

414+1x4+14+16x3

②钱盐与碱在加热条件下放出氨气，反应实验室中检验某种化肥是镂态氮肥的方法是：将少量肥料与少量

氢氧化钙混合后放入试管中，在酒精灯上微热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若产生了使湿润的红色石蕊

试纸变蓝的气体，则该化学肥料为铁态氮肥。

【变式6-3】含氮化合物的处理对环境保护意义重大。

(1)用或CO催化还原NO均能达到消除污染的目的，反应的还原产物为。

(2)实验室常用NaOH溶液吸收NOx(NO和NO2的混合气体)，反应的化学方程式如下：(已知NO不能与

NaOH溶液反应，不考虑NO?与N2O4的转化)

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O

2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

①若NOX能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范围为。

②若用100mL5moi/LNaOH吸收NOx，NaOH恰好完全反应，则被吸收的N(X的体积为(标准状况)。

(3)用V2O5作催化剂，NE将NO还原成N2的一种反应历程如图所示，则总反应方程式为0

…1

O.

OOO

MIU—

VAVV

V-

应

炽

+

IO2

-H2O

，_N,H/、H

（反应3）63

—o—v-o—v—o—

(4)一种将氨氮(NH：)废水中的氮元素转变为N2脱除的机理如图:

NH；4NO；4

。2/亚硝化菌-NH；/厌氧氮氧化菌

已知：氧气浓度越高，厌氧氨氧化菌活性越低。

①参与I中反应的n(NH*)：n(O2)=。

②废水溶解氧浓度(DO)对氮的脱除率的影响如图所示。当lmg/L<DO<2mg/L时，随着DO的增大氮的脱除

率下降，其原因可能是0

6o

%5o

、

树4o

健

重3o

S

M2o

1O

0।-----------1----------、-----------1-----------

1234

DO/(mg/L)

【答案】(1)N2

(2)1.5<x<211.2L

V2O5

(3)4NH3+4NO+O2-4N2+6H2O

(4)2：3随着DO的增大，厌氧氨氧化菌活性降低；部分NO1被氧化为NO：

【解析】(1)用H2或CO催化还原NO生成无污染的物质，所以反应的还原产物为N2。

(2)①NO不能与NaOH溶液反应，NO、NO,>31:1时能发生反应NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2。，NO2

:

与氢氧化钠发生反应2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O,^NOX能被NaOH溶液完全吸收，则x的取值范

围为1.5<x<2„

②若用100mL5moi/LNaOH吸收NOx生成NaNC)2、NaNO3，NaOH恰好完全反应,根据元素守恒,n(NOx尸n(N)=

n(Na)=n(NaOH)=0.1Lx5mol/L=0.5mol,则被吸收的NOX的体积为0.5molx22.4L/mol=l1.2L。

(3)根据图示，用V2O5作催化剂，ImolNHs、ImolNO、0.25molC>2反应生成N2和H2O,则总反应方程式

V2O5

为4NH3+4NO+O24N2+6H20O

(4)反应I中，NH：被氧气氧化为NO，N元素化合价由-3升高为+3,氧气中氧元素化合价由0降低为

-2,根据得失电子守恒，参与I中反应的n(NH：)：n(C>2尸2:3。

②根据题目信息，氧气浓度越高，厌氧氨氧化菌活性越低，当lmg/L<DO<2mg/L时，随着DO的增大氮的

脱除率下降，其原因可能是随着DO的增大，厌氧氨氧化菌活性降低，部分NO1被氧化为NO：。

♦题型07有关氮及其化合物的实验探究

【典例9】实验室用如图所示装置(夹持装置已省略)进行NH3制备及性质实验。下列说法正确的是

A.在甲的烧瓶中加入浓硫酸制备干燥NH,

B.乙中的集气瓶内应a导管长、b导管短

C.若将丙中的CC1,换成苯，仍能防止倒吸

D.向收集的NH,中通入少量C",出现白烟

【答案】D

【解析】A.氨气可以被浓硫酸吸收，应该在甲的烧瓶中加入碱石灰或者生石灰，A错误；

B.氨气密度小于空气，应该用向下排空气的方法收集，故乙中的集气瓶内应a导管短、b导管长，B错误;

C.苯的密度小于空气，在水的上层，若将丙中的CC1,换成苯，则不能防止倒吸，C错误；

D.氨气可以和氯气反应生成氯化镂，故向收集的NH3中通入少量C4,出现白烟，D正确；

故选D。

【变式7-1］研究性学习小组设计了如下图所示实验装置(部分夹持装置已省略)制备NO,并进行NO的检验

和性质探究实验。

已知：NO在FeSC\溶液中发生反应FeSC»4+NOu[Fe（NO）]SO4（棕色），该反应可以用于检验NO。

（1）仪器a的名称是o装置A内发生主要反应的离子方程式为o

（2）实验开始前，向装置中通入一段时间N?的目的是。

（3）装置B、C中蒸储水和无水CaCl?的作用分别是、。

（4）装置D中Fe粉与NO以物质的量之比2:3发生反应，生成N?和另一种固体产物。该固体产物的化学

式为O

（5）进行实验时，装置E中的实验现象为。

（6）装置F集气瓶中收集的气体是N2和（填化学式）。

【答案】（1）分液漏斗3Cu+8H++2NG>3=3Cu"+2NOT+4H2。

（2）排除空气，防止NO被氧气氧化

（3）吸收挥发出的硝酸蒸气干燥NO

（4）Fe2O3

（5）溶液颜色变为棕色

（6）NO

【分析】A中稀硝酸和铜反应生成NO,B中水的作用是吸收挥发出的硝酸蒸气，C中无水氯化钙干燥NO,

D中Fe粉与NO以物质的量之比2:3发生反应，生成N?和另一种固体产物，方程式为：

A

6NO+4Fe=3N2+2Fe2O3；E中盛放FeSO,溶液，检验NO,F中收集未反应完的NO和生成的N2。

【解析】（1）仪器a的名称是分液漏斗；装置A中的离子方程式为：

+2+

3Cu+8H+2NO'=3CU+2NOT+4H2O；

（2）实验开始前，向装置中通入一段时间N2的目的是：排除空气，防止NO被氧气氧化；

（3）根据分析，装置B、C中蒸储水和无水CaC"的作用分别是：吸收挥发出的硝酸蒸气、干燥NO；

（4）根据分析，D中固体产物的化学式为：Fe2O3；

（5）进行实验时，装置E中的实验现象为：溶液颜色变为棕色；

（6）反应FeSC>4+NOO[Fe（NO）]S04为可逆反应，故NO反应不完全，装置F集气瓶中收集的气体是N?

和NO。

【变式7-2】某学习小组为探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图所示装置进行实验（夹持仪器已略去）。

实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝

酸。

可选药品：浓硝酸、31noi稀硝酸、蒸储水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。

已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO?反应：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H20„

请回答下列问题:

（1）实验应避免有害气体排放到空气中。装置③、④、⑥中盛放的药品依次是

（2）滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后

（3）装置①中发生反应的化学方程式是________________________________________

（4）装置②的作用是_________________________________________________________

发生反应的化学方程式是___________________________________________________

（5）该小组得出的结论所依据的实验现象是

（6）实验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分

数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验方案来判断两

种看法是否正确。这些方案中可行的是（填字母）。

a.加热该绿色溶液，观察颜色变化

b.加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化

c.向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化

d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化

答案（1）3moi稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液（2）通入一段时间C02,关闭弹簧夹，将装置⑤

中的导管末端伸入倒置的烧瓶内（3）Cu+4HNO3（^）=CU（NO3）2+2NO2f+2H2O（4）将NO2转化为

NO3NO2+H2O=2HNO3+N0（5）装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色

变为红棕色（6）acd

解析(1)根据装置特点和实验目的，装置⑤收集NO,装置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2,因为要验证

1

稀HNO3不能氧化NO,所以装置③中应该盛放3mol.L-稀硝酸。

(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO3之前需要通入一段时间的CO2

赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出。

(5)NO通过稀HNC>3后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO,所以盛放稀HNO3装置的液

面上方没有颜色变化即可说明。装置④中盛放的是浓HNC>3,若浓HNO3能氧化NO,则装置④的液面上方

会产生红棕色气体。

(6)要证明是Cu(NC)3)2浓度过高或是溶解了NO?导致装置①中溶液呈绿色，可设计将溶解的NO2赶走(a、

c方案)，再观察颜色变化。也可在CU(NC>3)2浓溶液中通入NO?,观察比较反应后的颜色变化(d方案)，确定

是不是由溶有NO?引起的。

【变式7-3］亚硝酸钠(NaNOz)在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用，也

常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行业中的用量有严格限制。现用下图所

示仪器(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。

已知：@NO+NO2+2OH-=2NO2+H2O；

②气体液化的温度：NO2为