高中化学人教版大单元二　第五章　热点强化10　氮及其化合物转化关系的应用

热点强化10氮及其化合物转化关系的应用1.在氮及其化合物的“价—类”二维图中填充N2、NH3、NH3·H2O、NH4Cl、NO、NO2、N2O4、HNO3、Cu(NO3)2。答案2.完成图中序号对应的化学方程式(合理即可)。①N2＋O22NO；②4NH3＋5O24NO＋6H2O；③3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；④3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；⑤Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；⑥NH3＋HCl=NH4Cl；⑦2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；⑧CuO＋2HNO3=Cu(NO3)2＋H2O；⑨N2＋3H22NH3；⑩8NH3＋3Cl2=6NH4Cl＋N2。一、工业脱硝1.工业综合处理含NH4＋废水和含N2、CO2、SO2、NO、CO的废气，得无毒气体b，流程如下。下列说法错误的是(A.“固体”中主要含有CaCO3、CaSO3B.X气体、NO与Na2CO3溶液的离子反应：4NO＋O2＋2CO32-=4NO2C.处理含NH4NH4＋＋NO2-=N2↑D.捕获剂捕获气体a过程中CO发生了氧化还原反应答案D解析将工业废气通入过量的石灰乳悬浊液中，SO2、CO2被吸收，生成亚硫酸钙、碳酸钙沉淀，所以固体中含有碳酸钙和亚硫酸钙，A正确；由题中信息可知，一氧化氮在X气体的作用下能被碳酸钠溶液吸收，生成亚硝酸钠，氮元素的化合价由＋2升高到＋3，故需要加入氧化剂，结合所涉及的元素可知，通入的X气体为氧气，据此可写出离子方程式，B正确；亚硝酸钠中的氮元素为＋3价，与铵根离子中－3价的氮元素发生氧化还原反应，生成的无污染的气体为氮气，根据得失电子守恒和电荷守恒可配平化学方程式，C正确；一氧化碳、N2与碳酸钠溶液不反应，根据反应前后的物质变化可知，捕获剂捕获的气体主要为CO，产物为Cu(NH3)3COAc，反应前后碳元素和氧元素的化合价没有发生变化，故该反应不是氧化还原反应，D错误。2.氨氮废水是造成河流湖泊富营养化的主要原因，处理氨氮废水(主要以NH4＋和NH3·H2O的形式存在下列说法不正确的是()A.过程Ⅰ降低氮元素浓度的方法：加入NaOH溶液，调节pH为碱性，升高温度，再通入空气，赶出氨气B.过程Ⅱ是在碱性条件下通入氧气实现：NH4＋→NO3-转化，NH4＋被氧化为NO3-，总反应的离子方程式：NH4＋＋2O2C.过程Ⅲ中甲醇的作用是做还原剂，将NO3-还原为D.过程Ⅲ的转化过程为NO3-→N2，每生成1molN2转移答案B解析向废水中加入NaOH溶液，NH4＋与OH－发生反应：NH4＋＋OH－NH3·H2O，产生的NH3·H2O受热易分解变为NH3被热空气带出，从而使废水中的氮元素含量降低，故A正确；在碱性条件下NH4＋被氧气、微生物氧化为NO3-，总反应的离子方程式：NH4＋＋2OH－＋2O2NO3-＋3H2O，故B错误；废水中加入CH3OH，将NO3-还原成N2，故C正确；在反应中NO3-得到电子被还原为N23.选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油尾气排放中NOx的一项处理工艺。在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放，SCR(选择性催化还原)工作原理：(1)尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式为。(2)反应器中NH3还原NO2的化学方程式为。(3)“纳米零价铁⁃H2O2”体系可将尾气中难溶的NO氧化为可溶的NO3-。在一定温度下，将H2O2溶液和HCl溶液雾化后与尾气按一定比例混合，以一定流速通过装有纳米零价铁的反应装置，可将尾气中的①Fe2＋催化H2O2分解产生HO·，HO·将NO氧化为NO3-的机理如图1所示，Y为②NO与H2O2反应生成HNO3的化学方程式为。③纳米零价铁的作用是。④NO脱除率随温度的变化如图2所示。温度高于120℃时，NO脱除率随温度升高呈现下降趋势的主要原因是。(4)当燃油中含硫量较高时，尾气中的SO2、O2会与喷入的氨水作用形成一种正盐，可使催化剂中毒，该盐在农业生产中常用作化学肥料，该正盐是(填化学式)。答案(1)CO(NH2)2＋H2O2NH3↑＋CO2↑(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O(3)①Fe3＋(或FeCl3)②2NO＋3H2O2=2HNO3＋2H2O③与HCl溶液反应产生Fe2＋④H2O2的分解速率随温度升高而加快，H2O2浓度减小，NO脱除率降低(4)(NH4)2SO4解析(3)①H2O2转化为HO·和OH－，O元素的化合价降低，故Fe元素的化合价升高，Y为Fe3＋或FeCl3。(4)SO2、O2和氨水发生氧化还原反应生成正盐(NH4)2SO4。二、含氮化合物的工艺生产流程4.(2025·武汉模拟)(NH4)2SO4是一种常见的化肥，某工厂用石膏、NH3、H2O和CO2制备(NH4)2SO4的工艺流程如下：下列说法正确的是()A.通入NH3和CO2的顺序可以互换B.操作2为将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤，可得(NH4)2SO4C.步骤②中反应的离子方程式为Ca2＋＋2NH3＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2NHD.通入的NH3和CO2均应过量，且工艺流程中CO2可循环利用答案B解析由于CO2微溶于水，NH3极易溶于水，应先通入足量NH3，使溶液呈碱性，然后再通入适量CO2，通入NH3和CO2的顺序不可以互换，故A错误；步骤②中反应的离子方程式为CaSO4＋2NH3＋CO2＋H2O=CaCO3＋2NH4＋＋SO42-，故C错误；反应过程中二氧化碳参与反应生成硫酸铵和碳酸钙，碳酸钙分解生成二氧化碳，工艺流程中产生的CO5.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，反应过程如下：N2NH3NONO2HNO3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.BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)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V(NO2)∶V(O2)=4∶1时，理论上NO2可全部转化为HNO3答案B解析硝酸是强氧化性酸，BaSO3固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成NO，B错误。6.NH3和N2H4是氮元素的两种重要的氢化物。如图为实验室模拟尿素法制备水合肼(N2H4·H2O)的流程图：已知：①N2H4·H2O易溶于水，具有强还原性，易被氧化成N2。②一定条件下，碱性NaClO溶液与尿素溶液反应生成N2H4·H2O。(1)结合NH3分子的结构和性质，解释NH3常用作制冷剂的原因为。(2)吸收塔内发生反应的离子方程式为。(3)写出反应器Ⅰ中生成水合肼反应的化学方程式为。(4)反应器Ⅰ要控制NaClO溶液的用量，其主要目的是。答案(1)NH3分子间易形成氢键，故氨气易液化；液化的氨气在汽化时需要破坏氢键，吸收大量的热，因此NH3常用作制冷剂(2)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O(3)CO(NH2)2＋NaClO＋2NaOHN2H4·H2O＋Na2CO3＋NaCl(4)防止过量的NaClO将生成的N2H4·H2O氧化解析(2)吸收塔内发生的反应为氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O。(4)由题中信息可知，水合肼具有还原性，易被氧化成氮气，若次氯酸钠溶液过量，会将水合肼氧化，导致产率降低。三、氮及其化合物的转化与实验探究7.某学习小组设计实验探究NO与铜粉的反应并检验NO，实验装置如图所示(夹持装置略)。实验开始前，向装置中通入一段时间的N2，排尽装置内的空气。已知：在溶液中FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色)，该反应可用于检验NO。下列说法不正确的是()A.装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液B.若观察到装置H中红色粉末变黑色，则NO与Cu发生了反应C.实验结束后，先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞D.装置J收集的气体中一定不含NO答案D解析稀硝酸与铜反应生成一氧化氮，一氧化氮能够被氧气氧化，因此实验前需要通入氮气，排尽装置中的空气，硝酸具有挥发性，生成的一氧化氮中混有少量硝酸蒸气，可以通过水吸收后再干燥，干燥的一氧化氮在装置H中与铜粉发生反应，未反应的NO可以利用硫酸亚铁溶液检验。装置F、I中的试剂依次为水、硫酸亚铁溶液，A项正确；实验结束后，为了防止倒吸，需要先熄灭酒精灯，再关闭分液漏斗的活塞，C项正确；由于FeSO4＋NO[Fe(NO)]SO4(棕色)为可逆反应，装置J收集的气体中可能含有NO，D项错误。8.实验室在如图所示装置中制取NH3，将NH3通入CuSO4溶液，当生成的蓝色沉淀溶解为深蓝色溶液，再滴加乙醇可获得[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。已知：[Cu(H2O)4]2＋呈蓝色。下列说法不正确的是()A.在装置甲试管中加入NH4Cl和Ca(OH)2固体加热制取NH3B.装置乙中的a和装置丙中的b均可防止倒吸C.[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度D.与NH3相比，H2O更易与Cu2＋形成配位键答案D解析实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气，制取装置中试管口略向下倾斜，防止水倒流引起试管炸裂，A正确；氨气极易溶于水，易发生倒吸，装置乙中a的容积较大，可防止制备过程中发生倒吸现象，装置丙中倒扣的漏斗与液面相切，可防止液体倒吸，B正确；由向深蓝色溶液中加入乙醇，深蓝色溶液变浑浊，静置后有[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体析出，因此[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，故C正确；由向硫酸铜溶液中通入NH3，先生成蓝色沉淀，蓝色沉淀逐渐溶解为深蓝色溶液可知，氨分子比水分子更容易与铜离子反应形成配合物，故D错误。9.氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：(1)氨气的制备①氨气的发生装置可以选择上图中的，反应的化学方程式为。②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置→(按气流方向，用小写字母表示)。(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。操作步骤实验现象解释原因打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中①Y管中②反应的化学方程式：将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开K2③④答案(1)①A2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑(或BNH3·H2ONH3↑＋H2O)②dcfedci(2)①红棕色气体颜色慢慢变浅②6NO2＋8NH37N2＋12H2O③Z中NaOH溶液产生倒吸现象④反应后气体分子数减少