（沪科版必修第一册）新高一化学暑假知识提升：硫循环和氮循环（原卷版+解析）

第09讲硫循环和氮循环

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■教学目标

i.运用硫循环和氮循环模型，了解自然界中的硫循环和氮循环的基本过程，简历从物

质类别，元素价态角度研究物质性质和实现物质之间相互转化的思路和方法。

2.认识酸雨的形成和危害。

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48sBM8fs

111模块一自然界中的硫循

敢:知识预习

氮在自然界中的循环

>固氮：固氮的途径主要有高能固氮、工业固氮和生物固氮。

高能固氮是通过闪电、宇宙射线、陨石、火山爆发等所释放的能量进行固氮，形成的

氨或硝酸盐随着降雨到达地球表面，属于天然固氮方式。

>工业固氮是在高温、高压、催化剂的作用下，将氮气还原为氨气。

>

生物固氮是通过固氮菌和蓝藻等自养或异养微生物进行固氮，生物固氮是最重要

的固氮途径。

>反硝化作用，硝酸盐等含氮化合物在反硝化细菌的作用下转化为N?、NO和MO,这

个过程称为反硝化作用。

>硝化作用：虽然有些自养细菌和海洋中的很多异养细菌可以利用氨或钱盐来合成它们

自己的组成成分，但一般说来，氨和饭盐难以被直接利用，必须通过硝化作用转化为

硝酸盐。氨和钺盐被硝化细的（包括亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌）氧化为亚硝酸盐和

硝酸盐的过程称为硝化作用。

>生物利用硝酸盐和亚硝酸盐

>动物取食，消化吸收

>氨基酸脱水缩合合成蛋白质

>氨化作用：当固定的无机氮被生物利用后，在体内形成含氮有机化合物，通过代谢产生

尿素和尿酸等产物，排出体外。

尿素和尿酸等通过土壤和水中的很多异养细菌、放线菌和真菌的代谢活动，转变为无机

化合物（氨）并把它释放出来，这个过程就称为氨化作用。

【例1】打枫蓝天保卫战，提高空气侦量。卜列物质不属于空气污染物的是

A.CO2B.NO2C.SO2D.NO

【例2】研究表明，氮氧化物（NOQ与二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关，其转化关

系如图所示。下列关于雾霾及其形成的叙述中，不正确的是

无

机

颗

粒

物

A.雾霾的形成与燃料燃烧有关

B.涉及氧化还原反应

C.雾霾中含有NH4NO3和（NHJ2SO4

D.NH3是形成无机颗粒物的催化剂

cm

模块二自然界中的硫循

知识预习

大气中的破

植物一一动物

南水

水循环细菌

--硫酸盐

在土图和巩积物中

——嬴化物

在土填和沉积物中

沉积

风化

火

山侵蚀

］岩石及化石

硫在自然界中的循环

il2OCa(OH)2

氧

化

还

原

反

O

应

-2

氢化物单质氧化物酸盐

物质类别

陆地中的含硫矿石被风化进入土壤，土壤中的硫可被植物吸收，或随水流进入海洋。陆地中

的硫可随水流进入大海，或随火山爆发进入大气。

海洋中的硫可沉积成矿物，也可被生物体吸收。生物体中的硫在生物体死亡、腐败过程中

进入土壤、大气或海洋。大气中的硫可被生物体吸收进入土壤或海洋。

【例3】自然界中的含硫物质通过各种化学过程建立起硫循环，其循环过程如下图:

和微生物残体

(I)从图中可以看出，火山喷发产生的气体中有H2SO写出H2s的结构式___________。

(2)结合图中含硫物质，分析硫常见的化合价除了0价，还有,试写出一个含

有最高价硫元素的物质和最低价硫元素的物质之间反应的化学方程式。

⑶除了硫，氮也是自然界常见的物质，含氮废水进入水体会对环境造成污染。某学生社团

用铝将NO］还原为N2,从而消除污染。下列离子方程式：6NO3+10Al+18H2O=3N2T

+10A1(OH)3+60H-

①标出该反应中的电子转移方向和数目

②该反应中，被还原的元素是，每生成ImolNz，转移的电子数目是

H妞点训练

1.下列关于氮及其化合物的说法正确的是

A.实验中常用排水法收集NO?气体B.久置的浓硝酸浓度减小

C.NO-NO2的过程属于氮的固定D.浓硝酸常温下不与铁反应

2.每天报道的空气质量报告中，不包含的指标是

A.CCh含量B.SO2含量

C.NO?含量D.可吸入颗粒物

3.下列有关酸雨的说法中不走哪的是

A.酸雨形成的主要原因是工业和民用上大展燃烧含硫的化石燃料

B.二氧化碳是形成酸雨的主要物质

C.用天然气代替含硫的煤作燃料，可有效控制酸雨的形成

D.酸雨能直接破坏农作物、腐蚀建筑物及工业设备

4.NH3、NH4CKNO、NO2、HNO3等是氮的重要化合物，工业合成氨的反应为

N2(g)+3H2(g)^2NH3(g)AH=-92.4kJ・molLNH3可与酸反应制得钱盐，也可通过催化氧化

生成NO,用于生产HNO3。浓第水加到生石灰中，放出大量热星，促进NH3・H2。分解，

可用于实验室制取NH3。在指定条件卜.，下列选项所示的物质间转化能实现的是

H20CU

A.NO(g)->HNO3(aq)B.稀硝酸-NO?

H20o3

C.NO2(g)->HNO?(aq)D.NO式aq)-*NOJ(aq)

5.判断下列说法不正确的是

，

，

，

氧

氧

单

化

化

质

物

物

A.X是N2O5

B.可用排空气法收集NO气体

C.工业上以N&、空气、水为原料生产硝酸

D.由NH3-N2，从原理上看，NH3可与NO?反应实现

6.“价-类”二维图是学习元素化合物的工具，a〜g分别表示不同价态的氮元素所对应的物

质，其关系如图所示。下列说法正确的是

化合价

+5

+4•d

+2

0•b

g

-3a

氢化物单质氧化物酸碱盐

物质类别

A.f属于强电解质

B.g受热分解■定能得到a

C.用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近a,产生白烟

D.浓的e溶液保存在棕色试剂瓶中，并置干冷暗处

7.常温下，两个容积相同的烧瓶中分别盛满M、N两和气体（同温同压），打开K,使两烧

瓶内的气体充分接触（如图所示），最后使容器内压强最小的M、N组合为

编号①②③④

气体MNO

NH3so2

气体NHC1电

。202

A.①B.②C.③D.④

8.近几年，中国汽车销量大幅增长，同时汽车尾气排放也是目前人类面临的环境问题之

一、有一种汽车尾气处理装置，气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示，下列说法

正确的是

co

A.反应中N2为氧化剂，NO为还原产物

B.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2

C.NO和02必须在催化剂表面才能反应

D.催化转化总反应为2NO+O2+4CO催化剂4cO2+N2

9.某教师设计了如图装置（省略夹持装置）探究碳与浓硝酸的反应，」知钳丝在实验过程中

不参与反应，下列说法错误的是

查阅资料可知：NO?可与NaOH反应生成物质的量相同的两种盐。

A.将红热的木炭伸进浓硝酸中可以观察到有红棕色气体产生

△

B.通过三颈烧瓶内的现象可知该反应的化学方程式为C+2HNO3（浓尸CO21十2N0T

+H20

C.反应结束后，将NaOH溶液加入三颈烧瓶中吸收N02,反应的离子方程式为2N。？+

2OH~=NO3+NO2+H20

D.浓硝酸呈黄色的原因可能是浓硝酸分解生成的NO2溶解在溶液中

10.如图所示，烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶,

然后打开弹簧夹，烧杯中的液体呈喷泉状喷入烧瓶，若b为NaOH溶液，则a不可能是

a

A.NO2B.CO2C.N2D.SO2

11.如图是某元素的价类二维图。其中X是一种强碱，G为正盐，通常条件下Z是无色液

体，D的相对原子质量比C小16,各物质转化关系如图所示。下列说法正确的是

化合价

X

"B-*A

Yl

氢化物单质氧化物含氧酸盐物质类别

A.D为一-种红棕色气体B.C—B的转化过程中，Z做氧化剂

C.F在一定条件下可直接与Y反应生成DD.B和F能发生复分解反应生成盐

【答案】C

12.化学在治理空气污染方面发挥着重要的作用。

I.化石燃料的过度使用是导致酸雨的主要原因。研究表明，NOx、SO2形成酸雨时的转化

关系如图所示：

⑴HNO3的电离方程式为

(2)SO2会被雨水吸收形成酸雨，这种酸雨在空气中久置酸性增强的原因是0

H.NOx、SO2等均为大气污染物，需处理后才能排放。

⑶用氨水可以吸收SO?制取钱盐。

①实验室用固固加热法制取NH3的化学方程式为o

②用足量氨水吸收SO?的化学方程式为。

(4)利用NaClO吸收液可在脱除烟气中NO”的同时脱除SO?，研究发现在不同的初始pH条件

下，吸收液对流动烟气的脱硫效率都接近100%,而对NO的脱除率如下图所示。

％(

)

拗

麋

殂

O

N

反应时间(min)

pH=2时，脱除SO?的离子方程式为；反应时间60min时，由图可知，pH越

小，NO脱除率越小，原因是___________o

13.氮元素对地球上所有生命都至关重要，是所有蛋白质及DNA中具有决定性作用的元

素之一，植物生长离不开氮元素。认识“氨-氮的转化'’能促进对自然界中氮循环及人类对氮

循环干预的价值与危害的理解，进一步树立人与自然和谐共生、社会可持续发展的理念。

(1)请结合元素化合价分析氮及其重要化合物的转变是怎样实现的

氮元素

序号物质间转变相关化学方程式

化合价变化

©N2TNO0—+2—

②NOtN02——

③NO2THNO3——

④HNO3TNO2——

上述转变中属于固氮过程的是(填序号)

(2)汽车尾气中主要含有CO?、CO、SO2、NO?、NO等物质，治理方法之一是在汽车的排气

管上安装“催化转化器”，其中CO和NO可以转化为两种无毒的气体，如图所示。

N2

无

毒

排

气

①汽车尾气中的NO来源不合理的是（填字母）

A.氨气和氧气在催化剂的作用下转化而成

B.氮气和氧气在火花塞放电时反应生成

C.氮气和氧气在高温条件下转化而成

②写出“催化转化器”转化CO和NO的化学方程式，并指出电子转移的方向和数目

③尽管催化转化器可以处理CO、NO,但是催化剂也容易将SO2转化为SO3,从而引起酸雨

问题。SO2转化为SO3的化学方程式为。

（3）取1只表面皿A,在内侧粘贴一张湿润的红色石蕊试纸。另取1只表面皿B,加入约半

药匙硫酸铉固体，再向硫酸铉固体中加入约小半药匙熟石灰固体，轻轻拌匀后，用表面皿

A盖住表面IHIB（如图所示），可以观察到的现象是,相关反应的化学方程式为

湿润的红色石蕊试纸

Ca（OH）2与（NH62SO4的7昆合物

第16题图

（4）有一种白色固体，加热可以完全分解为气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变

蓝，另一种气体能使澄清石灰水变浑浊。该固体不可能是（填字母）

A.亚硫酸钱B.碳酸铉C.碳酸氢镂D.氯化钺

（5）研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关（如下图所示）。卜列叙

述错误的是（填字母）

NO,X2LHN03

NH4NO3

气

燃体

料物

燃

烧

<

A.雾和健的分散剂相同B.雾罐中含有硝酸钺和硫酸铁

C.NH3是形成无机颗粒物的催化剂D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关

14.工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同之处，又有区别，路线①@@是工

业生产硝酸的主要途径，路线I、II、HI是雷电高能固氮过程中硝酸的生成途径。

N,——>NH.—>NO—^->NO.-^>HNO3

「AII-III

I

⑴写出N2的一种用途______。

(2)实验室制取物质NH3的化学方程式为o

(3)写出工业制硝酸第③步反应化学方程式。

(4)硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸，其还原产物因硝酸浓度的不同而有变化，从总体

上说，硝酸浓度越高，平均每分子硝酸得到的电子数越少，浓硝酸的还原产物主要为

NO2,稀硝酸的还原产物主要为NO。实验室中，常用Cu与浓HNCh反应制取NO2,用Cu

与稀HNO3反应制取NO。请写出实验室中用Cu与浓HNO3反应制取NO2的化学方程式：

第09讲硫循环和氮循环

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■教学目标

3.运用硫循环和氮循环模型，了解自然界中的硫循环和氮循环的基本过程，简历从物

质类别，元素价态角度研究物质性质和实现物质之间相互转化的思路和方法。

4.认识酸雨的形成和危害。

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111模块一自然界中的硫循

趣:知识预习

氮在自然界中的循环

>固氮：固氮的途径主要有高能固氮、工业固氮利生物固氮。

高能固氮是通过闪电、宇宙射线、陨石、火山爆发等所释放的能量进行固氮，形成的

氨或硝酸盐随着降雨到达地球表面，属于天然固氮方式。

>工业固氮是在高温、高压、催化剂的作用下，将氮气还原为氨气。

生物固氮是通过固氮菌和蓝藻等自养或异养微生物进行固氮，生物固氮是最重要

的固氮途径。

>反硝化作用，硝酸盐等含氮化合物在反硝化细菌的作用下转化为2、NO和MO,这

个过程称为反硝化作用。

>硝化作用：虽然有些自养细菌和海洋中的很多异养细菌可以利用氨或钱盐来合成它们

自己的组成成分，但一般说来，氨和饭盐难以被直接利用，必须通过硝化作用转化为

硝酸盐。氨和钺盐被硝化细的（包括亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌）氯化为亚硝酸盐和

硝酸盐的过程称为硝化作用。

>生物利用硝酸盐和亚硝酸盐

>动物取食，消化吸收

>氨基酸脱水缩合合成蛋白质

>氨化作用：当固定的无机氮被生物利用后，在体内形成含氮有机化合物，通过代谢产生

尿素和尿酸等产物，排出体外。

尿素和尿酸等通过土壤和水中的很多异养细菌、放线菌和真菌的代谢活动，转变为无机

化合物（氨）并把它释放出来，这个过程就称为氨化作用。

【例1】打枫蓝天保把战，提高空气侦量。卜列物质不属于空气污染物的是

A.C02B.N02C.S02D.NO

【答案】A

【解析】A.CO?本身就是空气的成分，不属于大气污染物，A符合题意；

B.NO2是有毒有害气体，能造成硝酸型酸雨、光化学烟雾等，属于大气污染物，B不符合

题意；

C.SO2引起的典型环境问题是形成硫酸型酸雨，SO2属于空气污染物，C不符合题意：

D.NO引起的典型环境问题有：硝酸型酸雨、光化学烟雾等，NO属于空气污染物，D不

符合题意；

故选A。

【例2】研究表明，氮氧化物（NOQ与二氧化硫在形成雾霾时与大气中的室有关，其转化关

系如图所示。下列关于雾霾及其形成的叙述中，不正确的是

无

机

颗

粒

物

A.雾霾的形成与燃料燃烧有关

B.涉及氧化还原反应

C.雾箱中含有NH4NO3和（NHO2SO4

D.NH3是形成无机颗粒物的催化剂

【答案】D

【解析】A.氮氧化物（NO》）与二氧化硫在形成雾疑，雾霾的形成与燃料燃烧有关，故A正

确；

B.二氧化硫到三氧化硫，化合价升高，氮氧化物到五氧化二氮，化合价升而，因此涉及

氧化还原反应，故B正确；

C.根据图中信息雾霾中含有NH4NO3和（NH4）2S04，故c正确；

D.氨气与硝酸或硫酸生戌硝酸铉或硫酸铉颗粒，氨气参与反应且量减少，因此N&不是形

成无机颗粒物的催化剂，故D错误。

综上所述，答案为D,

III模块二自然界中的硫循

型知识预习

硫在自然界中的循环

H)

Ca(O

IIO

;

2

氧

化

还

原

反

应

盐

酸

氧化物

单质

氢化物

0

别

物质类

中

。陆地

入海洋

水流进

，或随

物吸收

可被植

中的硫

，.土壤

入土壤

风化进

矿石被

的含硫

陆地中

。

入大气

爆发进

随火山

海，或

进入大

随水流

的硫可

程中

败过

、腐

体死亡

在生物

中的硫

生物体

吸收。

生物体

也可被

矿物，

沉积成

的硫可

海洋中

海洋。

土壤或

收进入

物体吸

可被生

中的硫

。大气

或海洋

、大气

土壤

进入

图:

如下

过程

循环

环，其