微专题九 氮及其化合物间的转化及应用
1.氮及其化合物间的转化关系
请写出上述转化中①~⑦的化学方程式(或离子方程式)。
①:_________________________________________________________(或4NH3+3O22N2+6H2O)。
②: _________________________________________________________________________________。
③: _________________________________________________________________________________。
④: __________________________________________________________________________________。
⑤: _________________________________________________________________________________。
⑥: __________________________________________________________________________________。
⑦: _________________________________________________________________________________。
2.工业合成氨,并以氨为原料生产硝酸和铵盐
试写出以N2为原料合成硝酸铵流程中各物质的化学式及相关方程式。
(1)A. ,B. ,C. ,D. 。
(2)①N2→A的化学方程式:_________________________________________________。
②A+D→NH4NO3的离子方程式:_______________________________________。
3.利用氮及其化合物间的转化消除污染
(1)氨氮废水处理
氨氮废水(N)含硝酸废水达标
废水
①写出过程Ⅰ中N在微生物作用下,被氧气氧化为N的离子方程式:____________________。
②过程Ⅱ中,含有N的废水在无氧条件下、反硝化细菌作用下被还原为N2,每处理1 mol N,则转移电子的物质的量为 mol。
(2)汽车尾气处理
汽车尾气中的CO、NO通过载有三元催化剂的尾气净化器,可生成两种无污染性的气体,该反应过程的化学方程式:___________________________________________________________________。
1.在指定条件下,下列选项所示的物质间转化不能实现的是( )
A.NH3N2
B.N2NO
C.NH4NO3(aq)(NH4)2CO3(aq)
D.NO2HNO3(aq)
2.(2023·郑州七中期末)依据图中氮元素及其化合物的转化关系,判断下列说法不正确的是( )
A.X是N2O5
B.可用排空气法收集NO气体
C.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D.由NH3→N2,从原理上看,NH3可与NO2反应实现
3.物质A经如图所示的过程转化为含氧酸D,D为强酸,请回答下列问题:
ABCD
(1)若A在常温下为气体单质。
①A、C的化学式分别是A ;C_______________________。
②将C通入水中,反应的化学方程式为________________________。
(2)若A在常温下为一种有刺激性气味的气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则A和O2反应生成B的化学方程式为______________________________, 向含有足量D的稀溶液中加入19.2 g Cu,则生成标准状况下的气体体积为 L。
4.(2023·衡水中学检测)某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置,进行“氨的催化氧化”实验。
(1)A处是气体发生装置,A中所用的试剂只能从下列物质中选取:①硝酸铵 ②碳酸铵 ③碳酸氢铵 ④氯化铵 ⑤熟石灰 ⑥氢氧化钠。若A中制取气体时只用了一种药品,则该药品可以是 (填序号),在只用一种药品制取氨气时,图中空白处所需仪器应为 (填仪器对应的字母,固定装置省略)。
(2)该装置补充完整后,仍然存在一定的缺陷,试从安全与环保的角度来考虑,对该装置进行改进:
①________________________________________________________________________________________;
②______________________________________________________________________________________。
(3)按照改进后的装置进行实验,请完成以下问题:
①装置B的作用是________________________________________________________________________。
②写出C中发生反应的化学方程式:___________________________________________________。
③若A、B处试剂足量,则装置D中可以观察到的实验现象有 。
5.细菌可以促使铁、氮两种元素进行氧化还原反应,并耦合两种元素的循环。耦合循环中的部分转化如图所示。
(1)如图所示氮循环中,属于氮的固定的有 (填字母)。
a.N2转化为铵态氮 b.硝化过程
c.反硝化过程
(2)氮肥是水体中铵态氮的主要来源之一,检验铵态氮肥中N的实验方案是_________________。
(3)硝化过程中,含氮物质发生 (填“氧化”或“还原”)反应。
(4)铵态氮与亚硝态氮可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中,当产生0.02 mol氮气时,转移电子的物质的量为 mol。
(5)土壤中的铁循环可用于水体脱氮(脱氮是指将氮元素从水体中除去),结合图示中的转化,土壤中的铁循环脱除水体中铵态氮和硝态氮的原理用离子方程式表示如下:6Fe3++2N===6Fe2++N2↑+8H+和__________________________________________。
答案精析
1.① 8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2 ②N2+O22NO ③3NO2+H2O===2HNO3+NO ④Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑
+2H2O(答案合理即可)
⑤ 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(答案合理即可) ⑥4NH3+5O24NO+6H2O
⑦ N+OH-NH3↑+H2O
2.(1)NH3 NO NO2 HNO3 (2)①N2+3H22NH3 ②NH3+H+===N
3.(1)①N+2O2N+2H++H2O ②5
(2)2CO+2NON2+2CO2
跟踪训练
1.C [氨气在催化剂作用下能与一氧化氮共热反应生成氮气和水,故A不符合题意;氮气与氧气在放电条件下反应生成一氧化氮,故B不符合题意;碳酸的酸性弱于硝酸,硝酸铵不能与二氧化碳反应生成碳酸铵,物质间转化不能实现,故C符合题意;二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,故D不符合题意。]
2.B [X中N元素的化合价为+5价,且为氮的氧化物,X为N2O5,A正确;NO与O2反应生成NO2,因此不能用排空气法收集NO气体,B错误;氨气和氧气反应制得NO,NO与氧气反应生成NO2,NO2与水反应生成硝酸,C正确;根据氧化还原反应原理分析,NH3可与NO2反应生成氮气,化学方程式为8NH3+6NO2===7N2+12H2O,D正确。]
3.(1)①N2 NO2 ② 3NO2+H2O===2HNO3+NO
(2)4NH3+5O24NO+6H2O 4.48
解析 (1)若A为气体单质,C与水反应所得溶液为强酸,则推断A为N2,B为NO,C为NO2,D为HNO3。
(2)若A为有刺激性气味的气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则A为NH3,B为NO,C为NO2,D为HNO3,19.2 g Cu为0.3 mol,其与足量稀HNO3反应生成0.2 mol NO,在标准状况下体积为4.48 L。
4.(1)②或③ efgh
(2)①在装置C与D之间增加一个防倒吸装置
②在D后增加一个尾气吸收装置
(3)①吸收CO2和水蒸气,并生成O2
②4NH3+5O24NO+6H2O
③铜片逐渐减少直至完全溶解,溶液变蓝色,生成无色气体并在广口瓶上方变成红棕色
解析 (1)铵盐受热分解产生氨气,过氧化钠在此装置中可以吸收二氧化碳和水蒸气,所以制取氨气的药品可以用NH4HCO3或(NH4)2CO3。药品均为固体,选择的装置应符合加热固体制气体,故选efgh。
(2)氨气极易溶于水,会产生倒吸,需在装置C与D之间增加一个防倒吸装置;氨气及产生的氮氧化物污染空气,需要在D后增加一个尾气吸收装置。
(3)①过氧化钠的作用是用来吸收铵盐分解产生的CO2和水蒸气并发生反应,生成氨的催化氧化所需要的O2。
③氨气的催化氧化反应得到的一氧化氮迅速被氧气氧化为二氧化氮,二氧化氮溶于水形成硝酸,金属铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮。
5.(1)a (2)取少量氮肥溶于适量蒸馏水中,向其中加入浓NaOH溶液并加热,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,若观察到红色石蕊试纸变蓝,则证明氮肥中含有N (3)氧化 (4)0.06
(5)10Fe2++2N+12H+===10Fe3++N2↑+6H2O
解析 (1)氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态的氮的方法,即氮气→含氮化合物或离子。N2转化为铵态氮,属于人工固氮,故a符合题意;硝化过程是将N转化为N,N转化为N,反硝化过程正好和硝化过程相反,都属于含氮化合物之间的转化,不属于氮的固定,故b、c不符合题意。(3)硝化过程是将N转化为N,氮元素的化合价从-3价升高到+3价,N转化为N,氮元素的化合价从+3价升高到+5价,化合价升高,发生了氧化反应。(4)N氧化N生成N2和H2O,离子方程式为N+NN2↑+2H2O,N转化为氮气时,氮元素的化合价从-3价升高到0价,N转化为氮气时,氮元素的化合价从+3价降低到0价,当生成1 mol氮气时,转移3 mol电子,故n(e-)=3n(N2)=3×0.02 mol=0.06 mol。(5)由图可知:铁循环脱除水体中硝态氮的过程中Fe2+和N反应生成Fe3+和N2,离子方程式为10Fe2++2N+12H+===10Fe3++N2↑+6H2O。(共33张PPT)
氮及其化合物间的转化及应用
微专题九
第3章
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1.氮及其化合物间的转化关系
请写出图述转化中①~⑦的化学方程式(或离子方程式)。
①：____________________________
(或4NH3+3O2 2N2+6H2O)。
②：___________________。
③：_________________________。
8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2
N2+O2 2NO
3NO2+H2O===2HNO3+NO
④：____________________________
___________________________。
⑤：____________________________
___________________________。
⑥：____________________________。
⑦：___________________________。
Cu+4HNO3(浓) === Cu(NO3)2+
2NO2↑+2H2O(答案合理即可)
3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+
2NO↑+4H2O(答案合理即可)
4NH3+5O2 4NO+6H2O
N+OH- NH3↑+H2O
2.工业合成氨，并以氨为原料生产硝酸和铵盐
试写出以N2为原料合成硝酸铵流程中各物质的化学式及相关方程式。
(1)A. ，B. ，C. ，D. 。
NH3
NO
NO2
HNO3
(2)①N2→A的化学方程式：_______________________。
②A+D→NH4NO3的离子方程式：__________________。
N2+3H2 2NH3
NH3+H+===N
3.利用氮及其化合物间的转化消除污染
(1)氨氮废水处理
①写出过程Ⅰ中N在微生物作用下，被氧气氧化为N的离子方程式：
。
②过程Ⅱ中，含有N的废水在无氧条件下、反硝化细菌作用下被还原为N2，每处理1 mol N，则转移电子的物质的量为 mol。
N+2O2 N+2H++H2O
5
氨氮废水(N)
含硝酸废水
达标废水
(2)汽车尾气处理
汽车尾气中的CO、NO通过载有三元催化剂的尾气净化器，可生成两种无污
染性的气体，该反应过程的化学方程式：______________________________。
2CO+2NO N2+2CO2
跟踪训练
1.在指定条件下，下列选项所示的物质间转化不能实现的是
A.NH3 N2
B.N2 NO
C.NH4NO3(aq) (NH4)2CO3(aq)
D.NO2 HNO3(aq)
√
跟踪训练
氨气在催化剂作用下能与一氧化氮共热反应生成氮气和水，故A不符合题意；
氮气与氧气在放电条件下反应生成一氧化氮，故B不符合题意；
碳酸的酸性弱于硝酸，硝酸铵不能与二氧化碳反应生成碳酸铵，物质间转化不能实现，故C符合题意；
二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，故D不符合题意。
跟踪训练
2.(2023·郑州七中期末)依据图中氮元素及其化合物的转化关系，判断下列说法不正确的是
A.X是N2O5
B.可用排空气法收集NO气体
C.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D.由NH3→N2，从原理上看，NH3可与NO2
反应实现
√
跟踪训练
根据氧化还原反应原理分析，NH3可与NO2反应生成氮气，化学方程式为8NH3+6NO2===7N2+12H2O，D正确。
X中N元素的化合价为+5价，且为氮的氧化物，X为N2O5，A正确；
NO与O2反应生成NO2，因此不能用排空气法收集NO气体，B错误；
氨气和氧气反应制得NO，NO与氧气反应生成NO2，NO2与水反应生成硝酸，C正确；
跟踪训练
3.物质A经如图所示的过程转化为含氧酸D，D为强酸，请回答下列问题：
A
B
C
D
(1)若A在常温下为气体单质。
①A、C的化学式分别是A ；C 。
②将C通入水中，反应的化学方程式为 。
N2
NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
跟踪训练
若A为气体单质，C与水反应所得溶液为强酸，则推断A为N2，B为NO，C为NO2，D为HNO3。
A
B
C
D
跟踪训练
A
B
C
D
(2)若A在常温下为一种有刺激性气味的气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则A和O2反应生成B的化学方程式为 ，
向含有足量D的稀溶液中加入19.2 g Cu，则生成标准状况下的气体体积为 L。
4NH3+5O2 4NO+6H2O
4.48
跟踪训练
若A为有刺激性气味的气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则A为NH3，B为NO，C为NO2，D为HNO3，19.2 g Cu为0.3 mol，其与足量稀HNO3反应生成0.2 mol NO，在标准状况下体积为4.48 L。
A
B
C
D
跟踪训练
4.(2023·衡水中学检测)某化学课外活动小组在实验室设计了如图所示的实验装置，进行“氨的催化氧化”实验。
跟踪训练
(1)A处是气体发生装置，A中所用的试剂只能从下列物质中选取：①硝酸铵 ②碳酸铵 ③碳酸氢铵 ④氯化铵 ⑤熟石灰 ⑥氢氧化钠。若A中制取气体时只用了一种药品，则该药品可以是 (填序号)，在只用一种药品制取氨气时，图中空白处所需仪器应为 (填仪器对应的字母，固定装置省略)。
②或③
efgh
跟踪训练
铵盐受热分解产生氨气，过氧化钠在此装置中可以吸收二氧化碳和水蒸气，所以制取氨气的药品可以用NH4HCO3或(NH4)2CO3。药品均为固体，选择的装置应符合加热固体制气体，故选efgh。
跟踪训练
(2)该装置补充完整后，仍然存在一定的缺陷，试从安全与环保的角度来考虑，对该装置进行改进：
① ；
② 。
在装置C与D之间增加一个防倒吸装置
在D后增加一个尾气吸收装置
跟踪训练
氨气极易溶于水，会产生倒吸，需在装置C与D之间增加一个防倒吸装置；氨气及产生的氮氧化物污染空气，需要在D后增加一个尾气吸收装置。
跟踪训练
(3)按照改进后的装置进行实验，请完成以下问题：
①装置B的作用是 。
吸收CO2和水蒸气，并生成O2
跟踪训练
过氧化钠的作用是用来吸收铵盐分解产生的CO2和水蒸气并发生反应，生成氨的催化氧化所需要的O2。
跟踪训练
②写出C中发生反应的化学方程式： 。
③若A、B处试剂足量，则装置D中可以观察到的实验现象有________
____________________________________________________________
_______。
4NH3+5O2 4NO+6H2O
减少直至完全溶解，溶液变蓝色，生成无色气体并在广口瓶上方变成红棕色
铜片逐渐
跟踪训练
氨气的催化氧化反应得到的一氧化氮迅速被氧气氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于水形成硝酸，金属铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮。
跟踪训练
5.细菌可以促使铁、氮两种元素进行氧化还原反应，并耦合两种元素的循环。耦合循环中的部分转化如图所示。
(1)如图所示氮循环中，属于氮
的固定的有 (填字母)。
a.N2转化为铵态氮
b.硝化过程
c.反硝化过程
a
跟踪训练
氮的固定是指将游离态的氮转
化为化合态的氮的方法，即氮
气→含氮化合物或离子。N2转
化为铵态氮，属于人工固氮，
故a符合题意；
硝化过程是将N转化为N，N转化为N，反硝化过程正好和硝化过程相反，都属于含氮化合物之间的转化，不属于氮的固定，故b、c不符合题意。
跟踪训练
(2)氮肥是水体中铵态氮的主要来源之一，检验铵态氮肥中N的实验方案是____________________________________________________
_____________________________________________________________________________________。
取少量氮肥溶于适量蒸馏水中，向其中加入浓NaOH溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若观察到红色石蕊试纸变蓝，则证明氮肥中含有N
跟踪训练
(3)硝化过程中，含氮物质发生 (填“氧化”或“还原”)反应。
氧化
硝化过程是将N转化为N，氮元素的化合价从-3价升高到+3价，N转化为N，氮元素的化合价从+3价升高到+5价，化合价升高，发生了氧化反应。
跟踪训练
(4)铵态氮与亚硝态氮可以在氨氧化细菌的作用下转化为氮气。该反应中，当产生0.02 mol氮气时，转移电子的物质的量为 mol。
0.06
跟踪训练
N氧化N生成N2和H2O，离子方程式为N+N
N2↑+2H2O，N转化为氮气时，氮元素的化合价从-3价升高到0价，N转化为氮气时，氮元素的化合价从+3价降低到0价，当生成1 mol氮气时，转移3 mol电子，故n(e-)=3n(N2)=3×0.02 mol=0.06 mol。
跟踪训练
(5)土壤中的铁循环可用于水体脱氮(脱氮是指将氮元素从水体中除去)，结合图示中的转化，土壤中的铁循环脱除水体中铵态氮和硝态氮的原理用离子方程式表示如下：6Fe3++2N===6Fe2++N2↑+8H+和_______
_______________________________。
2N+12H+===10Fe3++N2↑+6H2O
10Fe2++
跟踪训练
由图可知：铁循环脱除水体中硝态氮的过程中Fe2+和N反应生成Fe3+和N2，离子方程式为10Fe2++2N+12H+===10Fe3++N2↑+6H2O。
