练习3 硝酸 氮及其化合物的转化
1. (2024·江苏各地模拟重组)下列叙述正确的是( )
A. 实验室可用活泼金属与硝酸反应制取氢气
B. 常温下，Ag在浓硝酸中发生钝化
C. 将铝片加到冷浓硝酸中制二氧化氮
D. 浓硝酸分别与Cu和C加热反应，生成不同的气体
2. (2024·江苏各地模拟重组)下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A. HNO3(稀)NONaNO3
B. HNO3(稀)NO2HNO3
C. CuCuOCu(NO3)2
D. 浓硝酸NON2
3. (2024·南通一模)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是( )
A. 常温下可以用铁制容器来盛装浓硝酸
B. 工业制硝酸过程中的物质转化：NH3NOHNO3
C. 氮气、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐之间的转化构成了自然界“氮循环”的一部分
D. 实验室用浓氨水、生石灰制备少量氨气：NH3·H2O＋CaO===Ca(OH)2＋NH3↑
4. 明代《徐光启手迹》记载了制备硝酸的方法，其主要流程(部分产物已省略)如下：
下列说法错误的是( )
A. FeSO4的分解产物X为FeO
B. 本流程涉及复分解反应
C. HNO3的沸点比H2SO4的低
D. 制备使用的铁锅易损坏
5. (2024·徐州期末)运用多种方式促进氮的循环转化，具有重要的研究意义。
(1) 某些生物酶体系可将海洋中的NO转化为N2进入大气层，反应过程如下。
① 过程Ⅰ中，若有1 mol NO参与反应，则需要___ mol H＋。
② 过程Ⅱ中，发生反应的n(NO)∶n(NH)＝__________。
③ 过程Ⅰ→Ⅲ总反应的离子方程式为____________________________________________。
(2) 将NO转化为HNO3脱除，装置如图1所示，电极为惰性材料。则正极的电极反应式是___________________________________________________。
图1
(3) 石墨烯负载纳米铁能将污水中的NO转化为N2，其反应机理如图2所示。为降低水体中氮元素的含量，宜调节水体pH为4.2。当pH<4.2时，随pH减小，N2生成量逐渐降低的原因是__________________ _________________________________________________________________________________。
图2
6. (2024·海安期末)消除氮氧化物尾气和水中硝酸盐造成的氮污染已成为环境修复研究的热点。
(1) 氧化吸收法
酸性条件下，加入NaClO溶液可以氧化N2O、NO和NO2等生成Cl－和NO。其他条件一定，N2O转化为NO的转化率随水体溶液初始pH的变化如图1所示。
图1 图2
① 在酸性水体中，加入NaClO溶液吸收N2O的离子方程式为_______________________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________。
② 水体溶液初始pH越小，N2O转化率越高。其原因是_____________________________________ _______________________________________________。
③ NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可有效去除NO。复合吸收剂组成一定时，温度对NO去除率的影响如图2。温度高于60 ℃后，NO去除率下降的主要原因是___________________________________________ ________________________________________________________。
(2) 催化还原法
①在W-Cu/Al2O3的催化条件下，使用H2作为还原剂，可将水中的NO转化为 N2。该反应机理分为三步，如图3所示：第一步：NO在Cu表面被还原为NO，Cu被氧化为CuO；第二步：NO从Cu表面迁移至W的表面；第三步：H2在W表面吸附并解离为活性氢原子(W—H)，_____________________________ _____________________________________________________________________________________________________________(补充完整该步反应机理)。
图3 图4
② 若改用 Pd-Cu /Al2O3作为还原硝酸盐过程的催化剂，其催化机理与W-Cu/Al2O3相似。但还原过程中检测到三种含氮化合物微粒，其浓度变化如图4所示，在1.5～2.5 h过程中，NO部分转化为NH的可能原因是________________________________________________________________________________。
练习3 硝酸 氮及其化合物的转化
1. (2024·江苏各地模拟重组)下列叙述正确的是(D)
A. 实验室可用活泼金属与硝酸反应制取氢气
B. 常温下，Ag在浓硝酸中发生钝化
C. 将铝片加到冷浓硝酸中制二氧化氮
D. 浓硝酸分别与Cu和C加热反应，生成不同的气体
【解析】 活泼金属与硝酸反应生成NOx，不生成H2，A错误；常温下，Ag与浓硝酸反应生成NO2，B错误；铝遇冷浓硝酸发生钝化，C错误；浓硝酸与Cu反应生成NO2，浓硝酸与C加热发生反应生成NO2和CO2，D正确。
2. (2024·江苏各地模拟重组)下列选项所示的物质间转化均能实现的是(C)
A. HNO3(稀)NONaNO3
B. HNO3(稀)NO2HNO3
C. CuCuOCu(NO3)2
D. 浓硝酸NON2
【解析】 NO与NaOH溶液不反应，A错误；Cu与稀硝酸反应生成NO，B错误；浓硝酸光照生成NO2，D错误。
3. (2024·南通一模)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是(B)
A. 常温下可以用铁制容器来盛装浓硝酸
B. 工业制硝酸过程中的物质转化：NH3NOHNO3
C. 氮气、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐之间的转化构成了自然界“氮循环”的一部分
D. 实验室用浓氨水、生石灰制备少量氨气：NH3·H2O＋CaO===Ca(OH)2＋NH3↑
【解析】 常温下，铁在浓硝酸中能钝化，可以用铁制容器来盛装浓硝酸，A正确；NO不能与水反应生成HNO3，B错误。
4. 明代《徐光启手迹》记载了制备硝酸的方法，其主要流程(部分产物已省略)如下：
下列说法错误的是(A)
A. FeSO4的分解产物X为FeO
B. 本流程涉及复分解反应
C. HNO3的沸点比H2SO4的低
D. 制备使用的铁锅易损坏
【解析】 据图可知FeSO4分解时有SO2和SO3生成，S元素化合价降低，则Fe元素被氧化，X为Fe2O3，A错误；H2SO4与KNO3生成HNO3和K2SO4，为复分解反应，B正确；H2SO4与KNO3混合，蒸馏生成HNO3，说明HNO3的沸点比H2SO4低，C正确；硫酸、硝酸均可以和铁反应，所以制备使用的铁锅易损坏，D正确。
5. (2024·徐州期末)运用多种方式促进氮的循环转化，具有重要的研究意义。
(1) 某些生物酶体系可将海洋中的NO转化为N2进入大气层，反应过程如下。
① 过程Ⅰ中，若有1 mol NO参与反应，则需要2 mol H＋。
② 过程Ⅱ中，发生反应的n(NO)∶n(NH)＝1∶1。
③ 过程Ⅰ→Ⅲ总反应的离子方程式为NO＋NH===N2↑＋2H2O。
(2) 将NO转化为HNO3脱除，装置如图1所示，电极为惰性材料。则正极的电极反应式是O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
图1
(3) 石墨烯负载纳米铁能将污水中的NO转化为N2，其反应机理如图2所示。为降低水体中氮元素的含量，宜调节水体pH为4.2。当pH<4.2时，随pH减小，N2生成量逐渐降低的原因是H＋浓度增大，会生成更多的H，与NH反应生成NH，减少N2的生成。
图2
【解析】 (1) ① 过程Ⅰ反应为NO＋e－＋2H＋===NO↑＋H2O,1 mol NO参与反应需要2 mol H＋。②过程Ⅱ反应为NO＋NH＋3e－＋2H＋===N2H4＋H2O，反应的n(NO)∶n(NH)＝1∶1。(2) 负极上NO失电子生成NO，正极上O2得电子生成水。(3) 降低水体中氮元素的含量，即使N元素以N2形式逸出，由图可知，N元素存在形态还有NH，当pH<4.2时，随pH减小，H＋浓度增大，会生成更多的H，与NH反应生成NH，减少了N2的生成。
6. (2024·海安期末)消除氮氧化物尾气和水中硝酸盐造成的氮污染已成为环境修复研究的热点。
(1) 氧化吸收法
酸性条件下，加入NaClO溶液可以氧化N2O、NO和NO2等生成Cl－和NO。其他条件一定，N2O转化为NO的转化率随水体溶液初始pH的变化如图1所示。
图1 图2
① 在酸性水体中，加入NaClO溶液吸收N2O的离子方程式为4ClO－＋N2O＋H2O===4Cl－＋2NO＋2H＋或4HClO＋N2O＋H2O===4Cl－＋2NO＋6H＋。
② 水体溶液初始pH越小，N2O转化率越高。其原因是溶液pH越小，ClO－氧化能力越强，所以N2O转化率越高。
③ NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可有效去除NO。复合吸收剂组成一定时，温度对NO去除率的影响如图2。温度高于60 ℃后，NO去除率下降的主要原因是温度升高，H2O2分解速率加快，NO溶解度降低，导致NO去除率下降。
(2) 催化还原法
①在W-Cu/Al2O3的催化条件下，使用H2作为还原剂，可将水中的NO转化为 N2。该反应机理分为三步，如图3所示：第一步：NO在Cu表面被还原为NO，Cu被氧化为CuO；第二步：NO从Cu表面迁移至W的表面；第三步：H2在W表面吸附并解离为活性氢原子(W—H)，W—H将NO还原为N2，同时W—H将CuO还原为Cu，自身转化为W，实现Cu和W 的催化循环(补充完整该步反应机理)。
图3 图4
② 若改用 Pd-Cu /Al2O3作为还原硝酸盐过程的催化剂，其催化机理与W-Cu/Al2O3相似。但还原过程中检测到三种含氮化合物微粒，其浓度变化如图4所示，在1.5～2.5 h过程中，NO部分转化为NH的可能原因是Pd—H比W—H的还原性(活性)更强，能将少量的NO还原为NH。
【解析】 (1) ③ 温度升高，气体溶解度降低，H2O2分解速率加快，NO去除率降低。(2) ② 用W—Cu/Al2O3作为催化剂将NO还原为 N2，改用Pd—Cu/Al2O3作为催化剂将NO还原为 NH，N的价态降得更低，可能原因是Pd—H比W—H的还原性更强。第12讲 氮及其化合物
练习1 氮气 氮的氧化物
1. (2022·江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是( )
A. 自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3
B. 侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3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”
2. (2023·前黄中学)氨气经氧化等步骤制得硝酸。利用石灰乳、尿素等吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)，石灰乳吸收时主要反应为NO2＋NO＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O。下列关于氮氧化物的形成、吸收等说法正确的是( )
A. 汽车尾气中含氮氧化物，主要来源于烃类燃料
B. 用石灰乳吸收NO和NO2，增加气体流速可提高氮氧化物的吸收率
C. 收集NO2气体时采用排水法，可提高NO2气体的纯度
D. 用CO(NH2)2可将NO2转化为N2，是利用了CO(NH2)2的还原性
阅读下列材料，完成第3题。
N、P为第ⅤA族元素。NH3是氮的常见氢化物，液氨可部分电离产生NH和NH，氨水与Ag＋形成Ag(NH3)2OH；NH3可转化为NO、NO2、HNO3等。磷单质主要有红磷、白磷和黑磷，黑磷具有类似石墨的片状结构，称之为“金属磷”；PCl5为离子晶体，其晶胞结构如图所示，PCl5溶于水生成两种常见的酸。
PCl5晶胞结构图
3. (2024·镇江期末)下列说法错误的是( )
A. NH键角约为109.5°
B. 液氨电离可表示为2NH3??NH＋NH
C. PCl5晶胞中含有PCl与PCl两种离子
D. 红磷、白磷、黑磷互为同分异构体
4. (2024·江苏各地模拟)下列叙述正确的是( )
A. 氨气催化氧化制取NO属于氮的固定中的一种
B. 1 mol SO3和1 mol NO2分别通入1 L水中可产生相同浓度的H2SO4和HNO3
C. NO2尾气可用Na2CO3溶液吸收
D. 用下图装置收集NO气体
5. (2023·苏锡常镇二模)下列化学反应表示正确的是( )
A. 用水吸收二氧化氮制硝酸：2NO2＋H2O===HNO3＋NO
B. 用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气：NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O
C. 雷雨天气空气中的氮气和氧气反应：N2＋2O22NO2
D. 铜粉和稀硝酸反应：4H＋＋2NO＋Cu===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
6. (2023·华罗庚中学)下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A. N2NO2
B. NO2NaNO2
C. HNO3(aq)Fe(NO3)2
D. NOHNO3
7. (2023·连云港期末)常温下NaNO2与H2SO4反应能生成NO和NO2。实验室探究NaNO2与H2SO4反应及气体产物的成分。下列实验装置和操作不能达到实验目的的是( )
A. 用装置甲制取气体
B. 用装置乙收集生成的NO2
C. 用装置丙检验NO生成
D. 蒸发丁中所得溶液得到纯净NaNO3晶体
8. N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1) N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式：_______________________________________________。
(2) NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应：
NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O
2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
① 下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有______(填字母)。
A. 加快通入尾气的速率
B. 采用气、液逆流的方式吸收尾气
C. 吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
② 吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是_______________(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是______(填化学式)。
(3) NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示：
① 在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式：_____________________ _______________________________________________________________。
② NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是______________________________________ _________________________________________________。
9. (2023·灌云期中)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)工作原理如图1。
(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________________________________________________。
图1
图2 图3
(3) “纳米零价铁-H2O2”体系可将烟气中难溶的NO氧化为可溶的NO。在一定温度下，将H2O2溶液和HCl溶液雾化后与烟气按一定比例混合，以一定流速通过装有纳米零价铁的反应装置，可将烟气中的NO氧化。
①Fe2＋催化H2O2分解产生HO·，HO·将NO氧化为NO的机理如图2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3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)。
第12讲 氮及其化合物
练习1 氮气 氮的氧化物
1. (2022·江苏卷)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法错误的是(A)
A. 自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3
B. 侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3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”
【解析】 自然固氮和人工固氮得到的氮的化合物不一定是NH3，如自然固氮中N2与O2放电生成NO，A错误。
2. (2023·前黄中学)氨气经氧化等步骤制得硝酸。利用石灰乳、尿素等吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)，石灰乳吸收时主要反应为NO2＋NO＋Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋H2O。下列关于氮氧化物的形成、吸收等说法正确的是(D)
A. 汽车尾气中含氮氧化物，主要来源于烃类燃料
B. 用石灰乳吸收NO和NO2，增加气体流速可提高氮氧化物的吸收率
C. 收集NO2气体时采用排水法，可提高NO2气体的纯度
D. 用CO(NH2)2可将NO2转化为N2，是利用了CO(NH2)2的还原性
【解析】 汽车尾气中的氮氧化物主要由空气中的N2和O2在气缸中高温条件下生成，A错误；减慢气体流速可提高氮氧化物与石灰乳的接触时间，提高氮氧化物的吸收率，B错误；NO2能溶于水且能与水反应，不能用排水法收集，C错误；CO(NH2)2＋NO2→N2，CO(NH2)2中N由－3价升至0价，CO(NH2)2作还原剂，D正确。
阅读下列材料，完成第3题。
N、P为第ⅤA族元素。NH3是氮的常见氢化物，液氨可部分电离产生NH和NH，氨水与Ag＋形成Ag(NH3)2OH；NH3可转化为NO、NO2、HNO3等。磷单质主要有红磷、白磷和黑磷，黑磷具有类似石墨的片状结构，称之为“金属磷”；PCl5为离子晶体，其晶胞结构如图所示，PCl5溶于水生成两种常见的酸。
PCl5晶胞结构图
3. (2024·镇江期末)下列说法错误的是(D)
A. NH键角约为109.5°
B. 液氨电离可表示为2NH3??NH＋NH
C. PCl5晶胞中含有PCl与PCl两种离子
D. 红磷、白磷、黑磷互为同分异构体
【解析】 NH空间结构为正四面体形，键角约为109.5°，A正确；由题给信息可知液氨可部分电离产生NH和NH，B正确；PCl5晶胞中位于顶点的正八面体为PCl、位于体心的正四面体为PCl，C正确；红磷、白磷、黑磷互为同素异形体，D错误。
4. (2024·江苏各地模拟)下列叙述正确的是(C)
A. 氨气催化氧化制取NO属于氮的固定中的一种
B. 1 mol SO3和1 mol NO2分别通入1 L水中可产生相同浓度的H2SO4和HNO3
C. NO2尾气可用Na2CO3溶液吸收
D. 用下图装置收集NO气体
【解析】 氮的固定是指将N2转化为氮的化合物，A错误；1 mol SO3和1 mol NO2分别通入1 L水中最终溶液体积未知，无法计算所得溶液的物质的量浓度，B错误；NO2在碱性溶液中发生歧化反应，并促进CO水解，总反应为2NO2＋CO===NO＋NO＋CO2，可以用Na2CO3溶液吸收NO2尾气，C正确；NO密度小于CO2，应短管进气，长管出气，D错误。
5. (2023·苏锡常镇二模)下列化学反应表示正确的是(B)
A. 用水吸收二氧化氮制硝酸：2NO2＋H2O===HNO3＋NO
B. 用烧碱溶液吸收硝酸工业尾气：NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O
C. 雷雨天气空气中的氮气和氧气反应：N2＋2O22NO2
D. 铜粉和稀硝酸反应：4H＋＋2NO＋Cu===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
【解析】 H、O原子均不守恒，A错误；雷雨天气中，N2与O2反应生成NO，C错误；铜粉与稀硝酸反应生成的气体是NO，D错误。
6. (2023·华罗庚中学)下列选项所示的物质间转化均能实现的是(B)
A. N2NO2
B. NO2NaNO2
C. HNO3(aq)Fe(NO3)2
D. NOHNO3
【解析】 氮气和氧气在闪电作用下只能生成NO，A错误；2NO2＋Na2CO3===NaNO2＋NaNO3＋CO2↑，B正确；稀硝酸与少量铁粉生成Fe(NO3)3，C错误；SO2主要表现还原性，不能将NO氧化为HNO3，D错误。
7. (2023·连云港期末)常温下NaNO2与H2SO4反应能生成NO和NO2。实验室探究NaNO2与H2SO4反应及气体产物的成分。下列实验装置和操作不能达到实验目的的是(D)
A. 用装置甲制取气体
B. 用装置乙收集生成的NO2
C. 用装置丙检验NO生成
D. 蒸发丁中所得溶液得到纯净NaNO3晶体
【解析】 NaNO2与硫酸常温下反应生成NO和NO2，A正确；冷水可以将NO2液化，达到收集NO2的目的，B正确；NO是无色气体，通入O2后变为红棕色NO2，C正确；NO2与NaOH溶液生成NaNO3、NaNO2和水，D错误。
8. N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1) N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式：2NH3＋2O2N2O＋3H2O。
(2) NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应：
NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O
2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
① 下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有BC(填字母)。
A. 加快通入尾气的速率
B. 采用气、液逆流的方式吸收尾气
C. 吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
② 吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是NaNO3(填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO(填化学式)。
(3) NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示：
① 在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl－和NO，其离子方程式：3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋。
② NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强。
【解析】 (2) ① 加快通入尾气的速率，吸收不充分，NO和NO2去除率降低，A错误；采用气、液逆流的方式吸收尾气，可使气液充分接触，提高吸收效率，B正确；吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液，则NaOH溶液可维持较高的浓度，有利于NO和NO2的充分吸收，C正确。② 根据反应：2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O可知，该晶体中的主要杂质是NaNO3；结合题中的两个离子方程式可知，若NO和NO2的物质的量之比大于1∶1，NO不能被吸收，故吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。
9. (2023·灌云期中)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)工作原理如图1。
(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CO(NH2)2＋H2O2NH3↑＋CO2 ↑。
(2) 反应器中NH3还原NO2的化学方程式为8NH3＋6NO27N2＋12H2O。
图1
图2 图3
(3) “纳米零价铁-H2O2”体系可将烟气中难溶的NO氧化为可溶的NO。在一定温度下，将H2O2溶液和HCl溶液雾化后与烟气按一定比例混合，以一定流速通过装有纳米零价铁的反应装置，可将烟气中的NO氧化。
①Fe2＋催化H2O2分解产生HO·，HO·将NO氧化为NO的机理如图2所示，Y为Fe3＋或FeCl3。
②NO与H2O2反应生成HNO3的化学方程式为2NO＋3H2O2===2HNO3＋2H2O。
③纳米零价铁的作用是与HCl溶液反应产生Fe2＋。
④NO脱除率随温度的变化如图3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H2O2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) 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(NH4)2SO4(填化学式)。
【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。练习2 氨气 铵盐
1. 关于NH3性质的解释合理的是( )
选项 性质 解释
A 比PH3容易液化 NH3分子间的范德华力更大
B 熔点高于PH3 N—H的键能比P—H大
C 能与Ag＋以配位键结合 NH3中氮原子有孤电子对
D 氨水中存在NH NH3·H2O是离子化合物
2. (2024·丹阳中学)在题给条件下，下列物质间的转化可以实现的是( )
A. NO2(g)HNO3(aq)
B. NH(aq)N2(g)
C. N2H4(aq)NH3(g)
D. NH3(g)NO(g)
3. (2024·苏锡常镇一模)下列物质结构与性质或物质性质与用途不具有对应关系的是( )
A. NH3分子间存在氢键，NH3极易溶于水
B. 液氨汽化时吸收大量的热，可用作制冷剂
C. N2H4中N原子能与H＋形成配位键，N2H4的水溶液呈碱性
D. N2H4具有还原性，可用作燃料电池的燃料
4. (2024·江苏各地模拟重组)下列化学反应的表示错误的是( )
A. 向硫酸铜中通入过量氨气：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
B. 向NH4HCO3溶液中加入过量的NaOH溶液并加热：NH＋OH－ NH3↑＋H2O
C. 一定条件下NO2与NH3的反应：8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O
D. 硫酸铵溶液和氢氧化钡溶液反应：2NH＋SO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋2NH3·H2O
5. (2024·江苏各地模拟重组)下列装置和操作不能达到实验目的的是( )
甲 乙 丙 丁
A. 装置甲制备NH3
B. 装置乙制备氨水
C. 装置丙验证NH3易溶于水且溶液显碱性
D. 装置丁收集氨气
6. (2024·盐城期末)某兴趣小组利用以下装置制取NH3并完成喷泉实验。其中，难以达到预期目的的是( )
甲 乙 丙 丁
A. 装置甲制取NH3 B. 装置乙干燥NH3
C. 装置丙收集NH3 D. 装置丁做喷泉实验
7. (2023·镇江一中)水合肼(N2H4·H2O)是重要的氢能源稳定剂，N2H4具有较强的还原性。其制备的反应原理为NaClO＋2NH3===N2H4·H2O＋NaCl。下列装置和操作不能达到实验目的的是( )
甲 乙 丙 丁
A. 装置甲用于制备NH3，试剂X是氧化钙
B. 用装置乙作为反应过程的安全瓶
C. 用装置丙制备水合肼时，先将NaClO加入锥形瓶，再从a口通入NH3
D. 用装置丁吸收反应中过量的NH3
8. (2023·宿迁期中)某同学进行如下实验：
序号 实验步骤 实验现象
Ⅰ 将NH4Cl固体加入试管中，并将湿润的pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜，对试管底部进行加热 试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附着
Ⅱ 将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上 试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)
下列说法错误的是( )
A. 根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应
B. 根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C. Ⅰ中试纸变成红色，不是由于生成NH4Cl
D. 根据试纸颜色变蓝色，说明宜用加热NH4Cl的方法制备NH3
9. (2024·南通期末)氮肥厂高浓度氨氮(NH和NH3·H2O) 废水可通过下列步骤实现氨氮的回收、处理。
步骤Ⅰ：向废水中加入石灰乳，调节pH至9，升温至30 ℃，通入空气。
步骤Ⅱ：微生物在弱碱性、有氧条件下，实现硝化过程：NH→NO→NO。
步骤Ⅲ：向硝化后的废水中加入CH3OH，实现反硝化过程：NO→NO→N2。
下列说法正确的是( )
A. 步骤Ⅰ中加入石灰乳后NH浓度增大
B. 步骤Ⅰ中“升温至30 ℃，通入空气”可降低氨氮浓度
C. 步骤Ⅱ中发生反应：2NH＋3O22NO＋4H＋＋2H2O
D. 步骤Ⅲ中利用了CH3OH的氧化性
10. (2023·北京卷)尿素样品含氮量的测定方法如图所示。
已知：溶液中c(NH)不能直接用NaOH溶液准确滴定。
(1) 消化液中的含氮粒子是_________。
(2) 步骤ⅳ中NaOH标准溶液的浓度和消耗的体积分别为c和V，计算样品含氮量还需要的实验数据有________________________________________________________________________。
11. 皮革厂的废水中含有一定量的氨氮(以NH3、NH形式存在)，通过沉淀和氧化两步处理后可使水中氨氮达到国家规定的排放标准。
(1) 沉淀：向酸性废水中加入适量Fe2(SO4)3溶液，废水中的氨氮转化为NH4Fe3(SO4)2(OH)6沉淀。
① 该反应的离子方程式为_________________________________________________________________ ________________________________________________________。
② 废水中氨氮去除率随pH的变化如图1所示，当1.3
图1 图2
(2) 氧化：调节经沉淀处理后的废水pH约为6，加入NaClO溶液进一步氧化处理。
① NaClO将废水中的氨氮转化为N2，该反应的离子方程式为__________________________________ __________________________________________________。
② 研究发现，废水中氨氮去除率随温度升高呈先升后降趋势。当温度大于30 ℃时，废水中氨氮去除率随着温度升高而降低，其原因是______________________________________________________________ ____________________________。
③ 对废水中氨氮去除率和总氮去除率的影响如图2所示。当>1.54后，总氮去除率下降的原因是_________________________________________________________。
练习2 氨气 铵盐
1. 关于NH3性质的解释合理的是(C)
选项 性质 解释
A 比PH3容易液化 NH3分子间的范德华力更大
B 熔点高于PH3 N—H的键能比P—H大
C 能与Ag＋以配位键结合 NH3中氮原子有孤电子对
D 氨水中存在NH NH3·H2O是离子化合物
【解析】 NH3分子间存在氢键，PH3分子间不存在氢键，NH3比PH3容易液化、NH3熔点高于PH3，A错误、B错误；NH3中氮原子有孤电子对，Ag＋和NH3以配位键形成[Ag(NH3)2]＋，C正确；NH3·H2O是共价化合物，D错误。
2. (2024·丹阳中学)在题给条件下，下列物质间的转化可以实现的是(A)
A. NO2(g)HNO3(aq)
B. NH(aq)N2(g)
C. N2H4(aq)NH3(g)
D. NH3(g)NO(g)
【解析】 NO2和水生成HNO3和NO，A正确；SO2主要表现还原性，不能将NH氧化为N2，B错误；N2H4→NH3，N元素的化合价降低，应加入还原剂，而Cl2表现氧化性，C错误；NH3和O2需要在加热和催化剂条件下才能反应生成NO，D错误。
3. (2024·苏锡常镇一模)下列物质结构与性质或物质性质与用途不具有对应关系的是(A)
A. NH3分子间存在氢键，NH3极易溶于水
B. 液氨汽化时吸收大量的热，可用作制冷剂
C. N2H4中N原子能与H＋形成配位键，N2H4的水溶液呈碱性
D. N2H4具有还原性，可用作燃料电池的燃料
【解析】 NH3极易溶于水是因为氨分子与水分子间能形成氢键，A错误。
4. (2024·江苏各地模拟重组)下列化学反应的表示错误的是(B)
A. 向硫酸铜中通入过量氨气：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
B. 向NH4HCO3溶液中加入过量的NaOH溶液并加热：NH＋OH－ NH3↑＋H2O
C. 一定条件下NO2与NH3的反应：8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O
D. 硫酸铵溶液和氢氧化钡溶液反应：2NH＋SO＋Ba2＋＋2OH－===BaSO4↓＋2NH3·H2O
【解析】 NH4HCO3溶液中加入过量的NaOH溶液并加热：NH＋HCO＋2OH－ CO＋NH3↑＋2H2O，B错误。
5. (2024·江苏各地模拟重组)下列装置和操作不能达到实验目的的是(B)
甲 乙 丙 丁
A. 装置甲制备NH3
B. 装置乙制备氨水
C. 装置丙验证NH3易溶于水且溶液显碱性
D. 装置丁收集氨气
【解析】 NH3极易溶于水，直接通入水中易发生倒吸，B错误。
6. (2024·盐城期末)某兴趣小组利用以下装置制取NH3并完成喷泉实验。其中，难以达到预期目的的是(B)
甲 乙 丙 丁
A. 装置甲制取NH3 B. 装置乙干燥NH3
C. 装置丙收集NH3 D. 装置丁做喷泉实验
【解析】 NH3为碱性气体，P2O5为酸性氧化物，二者能反应，不能用P2O5干燥NH3，B错误。
7. (2023·镇江一中)水合肼(N2H4·H2O)是重要的氢能源稳定剂，N2H4具有较强的还原性。其制备的反应原理为NaClO＋2NH3===N2H4·H2O＋NaCl。下列装置和操作不能达到实验目的的是(C)
甲 乙 丙 丁
A. 装置甲用于制备NH3，试剂X是氧化钙
B. 用装置乙作为反应过程的安全瓶
C. 用装置丙制备水合肼时，先将NaClO加入锥形瓶，再从a口通入NH3
D. 用装置丁吸收反应中过量的NH3
【解析】 氧化钙与水反应放出热量，使氨水分解，A正确；装置乙为安全瓶，B正确；NaClO具有强氧化性，N2H4有还原性，若将NaClO装入锥形瓶中，生成水合肼会被NaClO氧化，C错误；NH3极易溶于水，球形干燥管可起防倒吸作用，D正确。
8. (2023·宿迁期中)某同学进行如下实验：
序号 实验步骤 实验现象
Ⅰ 将NH4Cl固体加入试管中，并将湿润的pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜，对试管底部进行加热 试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附着
Ⅱ 将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上 试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)
下列说法错误的是(D)
A. 根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应
B. 根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C. Ⅰ中试纸变成红色，不是由于生成NH4Cl
D. 根据试纸颜色变蓝色，说明宜用加热NH4Cl的方法制备NH3
【解析】 Ⅰ中试纸变蓝，说明加热过程中生成了NH3，NH3遇水形成氨水，氨水使试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应，A正确；Ⅰ中试纸颜色先变蓝后变红，说明NH3比HCl扩散速率快，B正确；Ⅰ中试纸变成红色，因NH4Cl分解产生的HCl所致，C正确；试管中部有白色固体附着，说明NH4Cl分解产生的NH3和HCl在扩散过程中又化合生成NH4Cl，故不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3，D错误。
9. (2024·南通期末)氮肥厂高浓度氨氮(NH和NH3·H2O) 废水可通过下列步骤实现氨氮的回收、处理。
步骤Ⅰ：向废水中加入石灰乳，调节pH至9，升温至30 ℃，通入空气。
步骤Ⅱ：微生物在弱碱性、有氧条件下，实现硝化过程：NH→NO→NO。
步骤Ⅲ：向硝化后的废水中加入CH3OH，实现反硝化过程：NO→NO→N2。
下列说法正确的是(B)
A. 步骤Ⅰ中加入石灰乳后NH浓度增大
B. 步骤Ⅰ中“升温至30 ℃，通入空气”可降低氨氮浓度
C. 步骤Ⅱ中发生反应：2NH＋3O22NO＋4H＋＋2H2O
D. 步骤Ⅲ中利用了CH3OH的氧化性
【解析】 石灰乳与NH生成NH3·H2O，A错误；“步骤Ⅰ”中通入空气可氧化NH和NH3·H2O，B正确；“步骤Ⅱ”中体系呈弱碱性，离子方程式中不出现H＋，C错误；“步骤Ⅲ”中利用了CH3OH的还原性，D错误。
10. (2023·北京卷)尿素样品含氮量的测定方法如图所示。
已知：溶液中c(NH)不能直接用NaOH溶液准确滴定。
(1) 消化液中的含氮粒子是NH。
(2) 步骤ⅳ中NaOH标准溶液的浓度和消耗的体积分别为c和V，计算样品含氮量还需要的实验数据有样品的质量、步骤ⅲ所加入H2SO4溶液的体积和浓度。
【解析】 (1) 尿素消化分解生成NH3和CO2，由于反应中存在浓硫酸，则消化液中含氮粒子为NH。
11. 皮革厂的废水中含有一定量的氨氮(以NH3、NH形式存在)，通过沉淀和氧化两步处理后可使水中氨氮达到国家规定的排放标准。
(1) 沉淀：向酸性废水中加入适量Fe2(SO4)3溶液，废水中的氨氮转化为NH4Fe3(SO4)2(OH)6沉淀。
① 该反应的离子方程式为NH＋3Fe3＋＋2SO＋6H2O===NH4Fe3(SO4)2(OH)6↓＋6H＋。
② 废水中氨氮去除率随pH的变化如图1所示，当1.3图1 图2
(2) 氧化：调节经沉淀处理后的废水pH约为6，加入NaClO溶液进一步氧化处理。
① NaClO将废水中的氨氮转化为N2，该反应的离子方程式为3ClO－＋2NH===N2↑＋3Cl－＋3H2O＋2H＋。
② 研究发现，废水中氨氮去除率随温度升高呈先升后降趋势。当温度大于30 ℃时，废水中氨氮去除率随着温度升高而降低，其原因是温度升高，ClO－水解生成的HClO增多，HClO受热易分解。
③ 对废水中氨氮去除率和总氮去除率的影响如图2所示。当>1.54后，总氮去除率下降的原因是部分氨氮被氧化为NO或NO而留在溶液中。
【解析】 (1) ② 当1.31.54后，次氯酸钠投加量过大，导致污水中部分氨氮氧化为NO、NO等留在溶液中，总氮去除率下降。