大单元二　第五章　热点强化5　氮及其化合物转化关系的应用

热点强化5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、氮及其化合物转化关系应用1.(2025·湖北，8)如图所示的物质转化关系中，固体A与固体B研细后混合，常温下搅拌产生气体C和固体D，温度迅速下降。气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。G是一种强酸。H是白色固体，常用作钡餐。下列叙述错误的是()A.在C的水溶液中加入少量固体A，溶液pH升高B.D为可溶于水的有毒物质C.F溶于雨水可形成酸雨D.常温下可用铁制容器来盛装G的浓溶液答案A解析气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则C为NH3；G是强酸，则E是NO，F是NO2，G是HNO3；H是白色固体，常用作钡餐，则H是BaSO4，D是BaCl2；C(NH3)和HCl可转化为NH4Cl，则A是NH4Cl，B是Ba(OH)2·8H2O。在NH3的水溶液中加入少量固体NH4Cl，铵根离子浓度增大，抑制了NH3·H2O的电离，OH-浓度减小，溶液pH减小，A错误；BaCl2易溶于水，属于重金属盐，有毒，B正确；NO2溶于雨水可形成硝酸型酸雨，C正确；常温下，Fe遇浓HNO3发生钝化，故常温下可用铁制容器来盛装浓硝酸，D正确。2.合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下，下列说法不正确的是()A.甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素B.甲、乙、丙在反应中均作还原剂C.反应Ⅳ的另一种产物可循环使用D.反应Ⅴ中N元素化合价未发生改变答案B解析合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下，甲为N2，反应Ⅰ为N2+3H22NH3，反应Ⅱ为4NH3+5O24NO+6H2O，乙为NO，反应Ⅲ为2NO+O2=2NO2，丙为NO2，反应Ⅳ为3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应Ⅴ为NH3+HNO3=NH4NO3，据此分析判断。分析可知，甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素，A正确；甲为N2，在反应中作氧化剂，乙为NO，在反应中作还原剂，丙为NO2，在反应中既作氧化剂也作还原剂，B错误；反应Ⅳ的另一种产物NO可循环使用，C正确；反应Ⅴ为NH3+HNO3=NH4NO3，N元素化合价未发生改变，D正确。二、工业脱硝3.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+C.过程Ⅲ中甲醇的作用是作还原剂，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N4.(2024·湖州高三模拟)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。三、含氮化合物的工艺生产流程5.(2025·浙江模拟)氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料，它的熔点高，硬度大，电绝缘性好，常温下化学性质稳定，但生产成本较高。不溶于酸(氢氟酸除外)。高温下氮化炉中的氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。一种用工业硅(含少量铁、铜的单质及氧化物)和N2(含少量O2)合成氮化硅的工艺流程如图：下列说法不正确的是()A.N2净化时，铜屑的作用是除去氮气中含有的少量氧气B.X可能是硝酸或硫酸C.连接真空装置是为了排除氮化炉中原有的氧气和水蒸气D.氮化硅可作为高温结构陶瓷、用于制作高速切削刀具等答案B解析氮气中含少量氧气，铜屑在600℃时与氧气反应生成氧化铜，可除去氧气，A正确；工业硅含Fe、Cu的单质及氧化物，酸洗需除去这些杂质，稀硫酸与Cu单质不反应，无法除去Cu单质，稀硝酸可与Cu、Fe的单质及氧化物反应，故X只能是硝酸，B错误；高温下氧气和水蒸气会腐蚀氮化硅，连接真空装置可排除氮化炉中原有的氧气和水蒸气，C正确；氮化硅熔点高、硬度大，可作为高温结构陶瓷、用于制作高速切削刀具等，D正确。四、氮及其化合物的转化与实验探究6.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。7.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，C正确；由向硫酸铜溶液中通入NH3，先生成蓝色沉淀，后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，D错误。8.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K2③______________④________________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，Y管中压强小于外界压强解析(1)②