专题7 氮与社会可持续发展 分层作业11 常见氮肥及其使用 氮氧化物的无害化处理--2025苏教版化学必修第二册同步练习题（含答案）
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| 名称 | 专题7 氮与社会可持续发展 分层作业11 常见氮肥及其使用 氮氧化物的无害化处理--2025苏教版化学必修第二册同步练习题（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 484.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-27 18:36:09 | ||
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文档简介
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2025苏教版化学必修第二册
分层作业11 常见氮肥及其使用 氮氧化物的无害化处理
A级必备知识基础练
1.下列氮肥中,不含铵根离子的是( )
A.碳铵 B.硫铵
C.硝酸钾 D.氨水
2.下列物质的性质与用途对应关系正确的是( )
A.铵态氮肥加入草木灰,可替代复合肥
B.碳酸氢铵易溶于水,可用作氮肥
C.氨易液化,可用来作制冷剂
D.铁与浓硝酸不反应,可用铁槽车贮运浓硝酸
3.(2024河北邯郸高一期中)下列关于氮及其化合物的叙述错误的是( )
A.大多数铵盐易溶于水,在农业上常用作氮肥
B.NO在化学反应中,既能做还原剂,又能做氧化剂
C.NO2为红棕色气体,因此将少量NO2通入水中,溶液显红棕色
D.在NO2与水的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
4.欲同时对农作物施用含N、P、K三种元素的化肥,现有:①K2CO3,②KCl,③Ca(H2PO4)2,④(NH4)2SO4,⑤氨水。最适合的组合是( )
A.①②③ B.②③④
C.①③⑤ D.②③⑤
5.尿素是人工合成的有机物,其结构简式为。下列关于尿素的叙述不正确的是( )
A.尿素是一种氮肥
B.尿素是人体新陈代谢的一种产物
C.尿素在水中可以电离出N
D.尿素的分子式为CH4N2O
6.(2024陕西渭南高一期末)氨氮废水造成湖泊富营养化,某研究团队设计处理流程如下:
在硝化过程中实现N→N→N转化,在反硝化过程中实现HNO3→N→N2转化。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.硝化过程中,含氮物质均发生还原反应
B.反硝化过程属于氮的固定
C.在一定条件下向废水中加入甲醇(CH3OH)可实现反硝化过程,甲醇中某元素的化合价会升高
D.HNO3完全转化成1 mol N2时,转移的电子数为5NA
7.氮肥的制备和应用,其主要转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去):
N2→NO2→HNO3硝酸盐(如NH4NO3)。
(1)写出NO2→HNO3的化学方程式: 。
(2)将HNO3转化为NH4NO3,列举两种不同类别的化合物M: (填化学式)。
(3)NH4NO3常作为水培植物营养液的氮肥来源。若配制0.2 mol·L-1的NH4NO3溶液480 mL,需要NH4NO3固体的质量为 g。
B级关键能力提升练
8.下列对化肥和农药的使用叙述中,不正确的是 ( )
A.复合肥料就是多种化肥的混合物,大量使用可以促进农作物生长、增产
B.农药能破坏害虫与天敌间的生态平衡,造成害虫数量增加
C.大量使用农药时,残留在农作物上的农药会危害人体健康
D.过量的化肥随雨水流入水域,会造成水体富营养化,产生水华、赤潮等污染现象
9.化学与生活、社会密切相关,下列说法正确的是 ( )
A.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
B.春节是我国传统的节日,应把“爆竹声声辞旧岁,总把新桃换旧符”发扬光大
C.工业上燃烧煤时,加入少量石灰石是为了减少CO2的排放
D.“雾霾天气”“温室效应”“光化学烟雾”“PM2.5”等都与汽车尾气排放有关
10.用ICP/SIFT方法可将汽车尾气中的NOx(x≥1)和CO转化为无污染的气体,下列说法错误的是 ( )
A.整个过程中Zn+作催化剂
B.反应过程中涉及的反应均为氧化还原反应
C.过程Ⅰ中发生的反应为Zn++2NOxN2+Zn2++2xO-
D.总反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶x
11.(2024河北张家口高一期中)党的二十大报告中指出,要“加强污染物协同控制,基本消除重污染天气”。下列说法正确的是( )
A.pH<7的雨为酸雨,可通过多植树造林解决酸雨问题
B.汽车尾气排放的NO污染物是空气中的N2与O2反应生成
C.燃煤时加入生石灰可减少SO2的排放,最终将SO2转化为CaSO3
D.将氮氧化合物污染物转化为N2属于人工固氮过程
12.汽车排放的尾气中含有NO2,NO2是城市大气的主要污染物之一。在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。反应过程为①2NO22NO+2O,②2NO+O22NO2,③O+O2O3。下列对该反应过程及产物的叙述正确的是( )
A.NO2起催化作用 B.NO起催化作用
C.NO2只起氧化作用 D.O3与O2性质相同
13.(2024河北邯郸高一期中)自然界中的氮循环部分过程如图所示,有关循环过程的说法中,正确的是 ( )
A.硝化过程的反应物中,NH3属于盐
B.氮元素可通过氨化过程从无机物转移到有机物中
C.固氮过程中,N2可能做还原剂
D.反硝化过程中,必须有O2的参与
14.当前,汽车尾气已成为许多城市空气的主要污染源。研究表明,含TiO2的混凝土或沥青可以部分消除汽车尾气中的氮氧化物,其原理如图:
下列关于该“消除”过程的叙述不正确的是( )
A.部分光能转变为化学能
B.消除总变化为NOx+O2+H2OHNO3
C.消除反应能全天候发生
D.使用纳米TiO2的消除效率更高
15.人类的农业生产离不开氮肥,几乎所有的氮肥都以氨为原料,某化学兴趣小组利用图1装置制备氨气并探究相关性质。
(1)装置A中,盛有浓氨水的仪器名称为 ,烧瓶内药品可选用 。装置B的作用是 。
(2)连接好装置并检验装置的气密性后,装入药品,然后应先 (填字母)。
a.打开旋塞逐滴向圆底烧瓶中加入浓氨水
b.加热装置C
(3)实验中观察到C中CuO粉末变红,D中无水硫酸铜变蓝,并收集到一种单质气体,则该反应相关化学方程式为 ,该反应证明氨气具有 性;氨气与氧气的反应也体现了这一性质,反应的化学方程式为 。
(4)该实验缺少尾气吸收装置,图2中能用来吸收尾气的装置是 (填装置序号)。
(5)尿素CO(NH2)2是一种常用化肥,与水发生缓慢的非氧化还原反应释放出氨,则尿素中C的化合价为 。
16.(2024河北沧州高一期中)为消除燃煤烟气中含有的SO2、NO,研究者提出如下烟气“脱硫”“脱硝”的方法。回答下列问题:
【方法一】以NaClO作为吸收剂进行一体化“脱硫”“脱硝”,将烟气中的SO2、NO转化为S、N。
(1)300 mL 1.0 mol·L-1 NaClO溶液理论上最多能吸收标准状况下SO2的体积为 L。
(2)实验室利用模拟烟气(模拟烟气中SO2和NO的物质的量之比为1∶2)探究该方法“脱硫”“脱硝”的效果,一定时间内,温度对硫、硝脱除率的影响曲线如图所示:
①SO2的脱除率高于NO,其原因除SO2的还原性比NO强外,还可能是 。
②50 ℃时,吸收液中烟气转化生成的N和Cl-的物质的量之比为 。
【方法二】SCR技术(NH3选择性催化还原氮氧化物)
研究表明,铁基催化剂在260~300 ℃范围内实现SCR技术的过程如图所示:
(3)根据上述机理,HCl在整个反应过程中的作用为 ;等物质的量的NH3、NO在有氧条件下转化为N2的总反应化学方程式为 。
(4)若使用锰基催化剂(活性物质为MnO2)代替铁基催化剂,烟气中含有的SO2会使催化剂失效而降低NO脱除率,用化学方程式表示催化剂失效的原因: 。
(5)向反应体系中添加NH4NO3可显著提高NO脱除率,原因是N与NO反应生成NO2和X-;X-再与N发生反应转化为N2,则X-的离子符号为 。
C级学科素养拔高练
17.某城市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5 μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:
(1)PM2.5分散在空气中形成的分散系 (填“属于”或“不属于”)胶体。
(2)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如表所示:
离子 K+ Na+ N S N Cl-
4×10-6 6×10-6 2×10-5 4×10-5 3×10-5 2×10-5
根据表中数据判断待测试样为 (填“酸”或“碱”)性,该试样中c(H+)= mol·L-1。
(3)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨,污染大气,采用NaClO2溶液在碱性条件下对烟气进行脱硫、脱硝,效果非常好。完成下列对烟气脱硝过程的离子方程式。
Cl+ NO+ Cl-+ N+
(4)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。写出焦炭与水蒸气反应的化学方程式: 。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 (填字母)。
a.Ca(OH)2 b.Na2CO3
c.CaCl2 d.NaHSO3
(5)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化。
①汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,写出汽缸中生成NO的化学方程式: 。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,目前,在汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学方程式为 。
分层作业11 常见氮肥及其使用 氮氧化物的无害化处理
1.C
2.C 解析 铵态氮肥不能和草木灰混合施用,故不选A;碳酸氢铵用作氮肥,是因为碳酸氢铵含有氮元素,与其易溶于水无关,故不选B;氨易液化,液氨汽化吸热,可用来作制冷剂,故选C;常温下,铁在浓硝酸中钝化,可用铁槽车贮运浓硝酸,故不选D。
3.C 4.B
5.C 解析 根据尿素的结构简式,尿素分子中不含N,在水中也不能电离出N。
6.C 解析 硝化过程中实现N→N→N转化,氮元素化合价不断升高,发生氧化反应,故A错误;氮的固定是将游离态氮转化为化合态的氮,反硝化过程中实现HNO3→N→N2转化,将氮的化合态转化为氮气,不属于氮的固定,故B错误;加入甲醇(CH3OH)可实现反硝化过程,废水中氮元素化合价降低,则甲醇中某元素的化合价会升高,故C正确;HNO3转化成N2时氮元素化合价降低,生成1 mol N2时HNO3得到10 mol电子,转移的电子数为10NA,故D错误。
7.答案 (1)3NO2+H2O2HNO3+NO
(2)NH3、NH3·H2O、(NH4)2CO3等(写两种即可)
(3)8.0
解析 (3)配制0.2 mol·L-1的NH4NO3溶液480 mL,应选择500 mL容量瓶,需要NH4NO3的质量m=0.2 mol·L-1×0.5 L×80 g·mol-1=8.0 g。
8.A 解析 复合肥料并非多种化肥的混合物,而是指含有两种或两种以上主要营养元素的肥料,大量使用化肥,会影响土壤的酸碱性和土壤的结构等;农药能杀死以害虫为食物的一些小动物,如鸟类、蛇类等,引起生态平衡破坏,造成害虫数量增加;残留在农作物上的农药不易被除去,会危害人体健康;化肥中的N、P、K等营养元素,会使水中藻类植物增殖,引起水华、赤潮等污染现象。
9.D 解析 绿色化学的核心是从源头上减少对环境的污染,而不是先污染再治理,故A错误;爆竹爆炸会产生大量的有害气体、粉尘和纸屑,污染环境,故B错误;燃煤时加入少量石灰石,可以减少SO2的排放,不能减少CO2的排放,故C错误;雾霾、光化学烟雾、温室效应、PM2.5都与汽车尾气的氮氧化物、碳氢化物及它们相互反应转化的物质等有关,故D正确。
10.C 解析 总反应的化学方程式为2NOx+2xCON2+2xCO2,故Zn+是整个反应的催化剂,A正确;两步反应中都有元素化合价变化,反应均为氧化还原反应,B正确;过程Ⅰ中发生的反应为2xZn++2NOxN2+2xZn2++2xO-,C错误;总反应的化学方程式为2NOx+2xCON2+2xCO2,故氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶x,D正确。
11.B 解析 pH<5.6的雨为酸雨,可通过多植树造林解决酸雨问题,A错误;汽车尾气排放的NO污染物是空气中的N2与O2在放电、高压下反应生成,B正确;燃煤时加入生石灰可减少SO2的排放,最终将SO2转化为CaSO4,C错误;人工固氮是将氮气转化为含氮化合物的过程,D错误。
12.A 解析 将①、②和③式叠加,总反应的化学方程式为2O2O3+O,因此NO2为催化剂,由反应知NO为中间产物不起催化作用,NO2在反应①中化合价降低,故NO2在①的反应过程中起氧化作用,由上述分析可知NO2也起催化作用,故A项正确,B、C项错误;O2和O3的性质是不同的,D项错误。
13.C 解析 硝化过程的反应物中NH3属于非金属的氢化物,不属于盐,A项错误;氨化过程是动植物蛋白转化成NH3、N,氮元素从有机物转移到无机物中,B项错误;固氮过程中N2转化成NH3、N时,N元素的化合价降低,N2做氧化剂,N2转化成N、N的过程中,N元素的化合价升高,N2做还原剂,C项正确;反硝化过程中N、N转化为N2,N元素的化合价降低,N、N做氧化剂,不一定要O2参与,D项错误。
14.C 解析 在TiO2的催化作用下紫外线提供能量,部分光能转变为化学能,故A项正确;题中示意图表明,在TiO2的催化作用下紫外线提供能量,发生反应:NOx+O2+H2OHNO3,故B项正确;没有紫外线时上述反应不能发生,故C项错误;纳米TiO2与紫外线接触面积更大,将产生更多的光生电子e-和光生空穴h+,从而消除更多的NOx,故D项正确。
15.答案 (1)分液漏斗 碱石灰(或生石灰) 干燥氨气
(2)a
(3)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O 还原 4NH3+5O24NO+6H2O
(4)Ⅱ、Ⅲ
(5)+4价
解析 (1)根据装置图可知,盛有浓氨水的仪器名称为分液漏斗。浓氨水在碱石灰或生石灰的作用下挥发生成氨,生成的氨中含有水分,若直接通入C中,会导致C中石英管破裂,因此选用碱石灰或生石灰进行干燥。(2)整个装置中含有空气,连接好装置并检验装置的气密性后,装入药品,打开旋塞逐滴向圆底烧瓶中加入浓氨水发生反应生成氨,排尽装置中的空气后再加热C装置,通过氧化铜的颜色变化分析氨的性质。(3)实验中观察到C中CuO粉末变红证明生成铜,D中无水硫酸铜变蓝证明有水生成,并收集到一种单质气体,依据氧化还原反应分析,氧化铜把氨氧化为氮气,氧化铜被还原为铜,反应的化学方程式为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O;氮元素化合价升高为0价,氨作还原剂,具有还原性;氨与氧气反应生成NO、H2O,其反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(4)氨极易溶于水,尾气吸收需要防止倒吸,图2中能用来吸收尾气的装置是Ⅱ、Ⅲ,装置Ⅰ易发生倒吸。(5)尿素与水发生的反应为非氧化还原反应,说明N元素化合价为-3,H元素化合价为+1,O元素化合价为-2,根据化合物中化合价代数和为0可知,C元素化合价为+4。
16.答案 (1)6.72
(2)①NO难溶于水,故NO与NaClO反应速率慢,一定时间内的脱除率比SO2的低 ②8∶17
(3)催化剂 4NH3+4NO+O24N2+6H2O
(4)MnO2+SO2MnSO4 (5)N
解析 (1)由题意可知,次氯酸钠溶液吸收二氧化硫的反应为ClO-+SO2+H2OCl-+S+2H+,由方程式可知,300 mL 1.0 mol·L-1次氯酸钠溶液吸收标准状况下二氧化硫的体积为1.0 mol·L-1×0.3 L×22.4 L·mol-1=6.72 L。(2)②由题意可知,次氯酸钠溶液吸收SO2的反应为ClO-+SO2+H2OCl-+S+2H+,吸收NO的反应为3ClO-+2NO+H2O3Cl-+2N+2H+,设起始烟气中SO2、NO的物质的量分别为1 mol、2 mol,由图可知,50 ℃时SO2的脱除率为100%,则脱硫时1 mol SO2完全反应生成Cl-的物质的量为1 mol,NO的脱除率为80%,则脱氮时生成Cl-、N的物质的量分别为2 mol×80%×=2.4 mol、2 mol×80%=1.6 mol,则50 ℃时,吸收液中烟气转化生成的N和Cl-的物质的量之比为1.6 mol∶3.4 mol=8∶17。(3)由图可知,实现SCR技术的过程为氨气与氯化氢反应生成氯化铵,NO在铁基催化剂作用下与氧气反应生成NO2,NO2与氯化铵反应生成NO2(NH4)2Cl2,NO2(NH4)2Cl2与NO反应生成氮气、氯化氢和水,则总反应为氨气、NO和氧气在氯化氢、铁基催化剂的催化作用下反应生成氮气和水,总反应化学方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O。(5)N与NO反应生成NO2和X-,说明X-中N元素的化合价比+2价高,所以X-为N。
17.答案 (1)不属于
(2)酸 10-4
(3)3 4 4OH- 3 4 2H2O
(4)①C+H2O(g)CO+H2
②ab
(5)①N2+O22NO
②2CO+2NO2CO2+N2
解析 (1)PM2.5的直径不在1~100 nm之间,所以分散在空气中形成的分散系不属于胶体。(2)根据电荷守恒得:c(H+)+c(K+)+c(Na+)+c(N)=2c(S)+c(N)+c(Cl-),将表中数据代入得:c(H+)=10-4 mol·L-1,所以待测试样显酸性。(3)N元素化合价从+2价升高到+5价,失去3个电子,Cl元素化合价从+3价降低到-1价,得到4个电子,根据得失电子守恒可知反应的离子方程式为3Cl+4NO+4OH-3Cl-+4N+2H2O。(4)①焦炭与水蒸气反应的化学方程式为C+H2O(g)CO+H2。②二氧化硫是酸性氧化物,能够与碱反应:SO2+Ca(OH)2CaSO3↓+H2O;也能够与碳酸钠反应:SO2+Na2CO3Na2SO3+CO2,与氯化钙、亚硫酸氢钠均不反应,答案选ab。(5)①汽缸中生成NO的化学方程式为N2+O22NO。②CO和NO催化氧化生成氮气和二氧化碳,反应的化学方程式为2CO+2NO2CO2+N2。
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2025苏教版化学必修第二册
分层作业11 常见氮肥及其使用 氮氧化物的无害化处理
A级必备知识基础练
1.下列氮肥中,不含铵根离子的是( )
A.碳铵 B.硫铵
C.硝酸钾 D.氨水
2.下列物质的性质与用途对应关系正确的是( )
A.铵态氮肥加入草木灰,可替代复合肥
B.碳酸氢铵易溶于水,可用作氮肥
C.氨易液化,可用来作制冷剂
D.铁与浓硝酸不反应,可用铁槽车贮运浓硝酸
3.(2024河北邯郸高一期中)下列关于氮及其化合物的叙述错误的是( )
A.大多数铵盐易溶于水,在农业上常用作氮肥
B.NO在化学反应中,既能做还原剂,又能做氧化剂
C.NO2为红棕色气体,因此将少量NO2通入水中,溶液显红棕色
D.在NO2与水的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
4.欲同时对农作物施用含N、P、K三种元素的化肥,现有:①K2CO3,②KCl,③Ca(H2PO4)2,④(NH4)2SO4,⑤氨水。最适合的组合是( )
A.①②③ B.②③④
C.①③⑤ D.②③⑤
5.尿素是人工合成的有机物,其结构简式为。下列关于尿素的叙述不正确的是( )
A.尿素是一种氮肥
B.尿素是人体新陈代谢的一种产物
C.尿素在水中可以电离出N
D.尿素的分子式为CH4N2O
6.(2024陕西渭南高一期末)氨氮废水造成湖泊富营养化,某研究团队设计处理流程如下:
在硝化过程中实现N→N→N转化,在反硝化过程中实现HNO3→N→N2转化。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.硝化过程中,含氮物质均发生还原反应
B.反硝化过程属于氮的固定
C.在一定条件下向废水中加入甲醇(CH3OH)可实现反硝化过程,甲醇中某元素的化合价会升高
D.HNO3完全转化成1 mol N2时,转移的电子数为5NA
7.氮肥的制备和应用,其主要转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去):
N2→NO2→HNO3硝酸盐(如NH4NO3)。
(1)写出NO2→HNO3的化学方程式: 。
(2)将HNO3转化为NH4NO3,列举两种不同类别的化合物M: (填化学式)。
(3)NH4NO3常作为水培植物营养液的氮肥来源。若配制0.2 mol·L-1的NH4NO3溶液480 mL,需要NH4NO3固体的质量为 g。
B级关键能力提升练
8.下列对化肥和农药的使用叙述中,不正确的是 ( )
A.复合肥料就是多种化肥的混合物,大量使用可以促进农作物生长、增产
B.农药能破坏害虫与天敌间的生态平衡,造成害虫数量增加
C.大量使用农药时,残留在农作物上的农药会危害人体健康
D.过量的化肥随雨水流入水域,会造成水体富营养化,产生水华、赤潮等污染现象
9.化学与生活、社会密切相关,下列说法正确的是 ( )
A.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
B.春节是我国传统的节日,应把“爆竹声声辞旧岁,总把新桃换旧符”发扬光大
C.工业上燃烧煤时,加入少量石灰石是为了减少CO2的排放
D.“雾霾天气”“温室效应”“光化学烟雾”“PM2.5”等都与汽车尾气排放有关
10.用ICP/SIFT方法可将汽车尾气中的NOx(x≥1)和CO转化为无污染的气体,下列说法错误的是 ( )
A.整个过程中Zn+作催化剂
B.反应过程中涉及的反应均为氧化还原反应
C.过程Ⅰ中发生的反应为Zn++2NOxN2+Zn2++2xO-
D.总反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶x
11.(2024河北张家口高一期中)党的二十大报告中指出,要“加强污染物协同控制,基本消除重污染天气”。下列说法正确的是( )
A.pH<7的雨为酸雨,可通过多植树造林解决酸雨问题
B.汽车尾气排放的NO污染物是空气中的N2与O2反应生成
C.燃煤时加入生石灰可减少SO2的排放,最终将SO2转化为CaSO3
D.将氮氧化合物污染物转化为N2属于人工固氮过程
12.汽车排放的尾气中含有NO2,NO2是城市大气的主要污染物之一。在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾的循环反应,从而不断产生O3,加重空气污染。反应过程为①2NO22NO+2O,②2NO+O22NO2,③O+O2O3。下列对该反应过程及产物的叙述正确的是( )
A.NO2起催化作用 B.NO起催化作用
C.NO2只起氧化作用 D.O3与O2性质相同
13.(2024河北邯郸高一期中)自然界中的氮循环部分过程如图所示,有关循环过程的说法中,正确的是 ( )
A.硝化过程的反应物中,NH3属于盐
B.氮元素可通过氨化过程从无机物转移到有机物中
C.固氮过程中,N2可能做还原剂
D.反硝化过程中,必须有O2的参与
14.当前,汽车尾气已成为许多城市空气的主要污染源。研究表明,含TiO2的混凝土或沥青可以部分消除汽车尾气中的氮氧化物,其原理如图:
下列关于该“消除”过程的叙述不正确的是( )
A.部分光能转变为化学能
B.消除总变化为NOx+O2+H2OHNO3
C.消除反应能全天候发生
D.使用纳米TiO2的消除效率更高
15.人类的农业生产离不开氮肥,几乎所有的氮肥都以氨为原料,某化学兴趣小组利用图1装置制备氨气并探究相关性质。
(1)装置A中,盛有浓氨水的仪器名称为 ,烧瓶内药品可选用 。装置B的作用是 。
(2)连接好装置并检验装置的气密性后,装入药品,然后应先 (填字母)。
a.打开旋塞逐滴向圆底烧瓶中加入浓氨水
b.加热装置C
(3)实验中观察到C中CuO粉末变红,D中无水硫酸铜变蓝,并收集到一种单质气体,则该反应相关化学方程式为 ,该反应证明氨气具有 性;氨气与氧气的反应也体现了这一性质,反应的化学方程式为 。
(4)该实验缺少尾气吸收装置,图2中能用来吸收尾气的装置是 (填装置序号)。
(5)尿素CO(NH2)2是一种常用化肥,与水发生缓慢的非氧化还原反应释放出氨,则尿素中C的化合价为 。
16.(2024河北沧州高一期中)为消除燃煤烟气中含有的SO2、NO,研究者提出如下烟气“脱硫”“脱硝”的方法。回答下列问题:
【方法一】以NaClO作为吸收剂进行一体化“脱硫”“脱硝”,将烟气中的SO2、NO转化为S、N。
(1)300 mL 1.0 mol·L-1 NaClO溶液理论上最多能吸收标准状况下SO2的体积为 L。
(2)实验室利用模拟烟气(模拟烟气中SO2和NO的物质的量之比为1∶2)探究该方法“脱硫”“脱硝”的效果,一定时间内,温度对硫、硝脱除率的影响曲线如图所示:
①SO2的脱除率高于NO,其原因除SO2的还原性比NO强外,还可能是 。
②50 ℃时,吸收液中烟气转化生成的N和Cl-的物质的量之比为 。
【方法二】SCR技术(NH3选择性催化还原氮氧化物)
研究表明,铁基催化剂在260~300 ℃范围内实现SCR技术的过程如图所示:
(3)根据上述机理,HCl在整个反应过程中的作用为 ;等物质的量的NH3、NO在有氧条件下转化为N2的总反应化学方程式为 。
(4)若使用锰基催化剂(活性物质为MnO2)代替铁基催化剂,烟气中含有的SO2会使催化剂失效而降低NO脱除率,用化学方程式表示催化剂失效的原因: 。
(5)向反应体系中添加NH4NO3可显著提高NO脱除率,原因是N与NO反应生成NO2和X-;X-再与N发生反应转化为N2,则X-的离子符号为 。
C级学科素养拔高练
17.某城市对大气进行监测,发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5 μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:
(1)PM2.5分散在空气中形成的分散系 (填“属于”或“不属于”)胶体。
(2)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如表所示:
离子 K+ Na+ N S N Cl-
4×10-6 6×10-6 2×10-5 4×10-5 3×10-5 2×10-5
根据表中数据判断待测试样为 (填“酸”或“碱”)性,该试样中c(H+)= mol·L-1。
(3)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨,污染大气,采用NaClO2溶液在碱性条件下对烟气进行脱硫、脱硝,效果非常好。完成下列对烟气脱硝过程的离子方程式。
Cl+ NO+ Cl-+ N+
(4)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。写出焦炭与水蒸气反应的化学方程式: 。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 (填字母)。
a.Ca(OH)2 b.Na2CO3
c.CaCl2 d.NaHSO3
(5)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化。
①汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,写出汽缸中生成NO的化学方程式: 。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,目前,在汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染,其化学方程式为 。
分层作业11 常见氮肥及其使用 氮氧化物的无害化处理
1.C
2.C 解析 铵态氮肥不能和草木灰混合施用,故不选A;碳酸氢铵用作氮肥,是因为碳酸氢铵含有氮元素,与其易溶于水无关,故不选B;氨易液化,液氨汽化吸热,可用来作制冷剂,故选C;常温下,铁在浓硝酸中钝化,可用铁槽车贮运浓硝酸,故不选D。
3.C 4.B
5.C 解析 根据尿素的结构简式,尿素分子中不含N,在水中也不能电离出N。
6.C 解析 硝化过程中实现N→N→N转化,氮元素化合价不断升高,发生氧化反应,故A错误;氮的固定是将游离态氮转化为化合态的氮,反硝化过程中实现HNO3→N→N2转化,将氮的化合态转化为氮气,不属于氮的固定,故B错误;加入甲醇(CH3OH)可实现反硝化过程,废水中氮元素化合价降低,则甲醇中某元素的化合价会升高,故C正确;HNO3转化成N2时氮元素化合价降低,生成1 mol N2时HNO3得到10 mol电子,转移的电子数为10NA,故D错误。
7.答案 (1)3NO2+H2O2HNO3+NO
(2)NH3、NH3·H2O、(NH4)2CO3等(写两种即可)
(3)8.0
解析 (3)配制0.2 mol·L-1的NH4NO3溶液480 mL,应选择500 mL容量瓶,需要NH4NO3的质量m=0.2 mol·L-1×0.5 L×80 g·mol-1=8.0 g。
8.A 解析 复合肥料并非多种化肥的混合物,而是指含有两种或两种以上主要营养元素的肥料,大量使用化肥,会影响土壤的酸碱性和土壤的结构等;农药能杀死以害虫为食物的一些小动物,如鸟类、蛇类等,引起生态平衡破坏,造成害虫数量增加;残留在农作物上的农药不易被除去,会危害人体健康;化肥中的N、P、K等营养元素,会使水中藻类植物增殖,引起水华、赤潮等污染现象。
9.D 解析 绿色化学的核心是从源头上减少对环境的污染,而不是先污染再治理,故A错误;爆竹爆炸会产生大量的有害气体、粉尘和纸屑,污染环境,故B错误;燃煤时加入少量石灰石,可以减少SO2的排放,不能减少CO2的排放,故C错误;雾霾、光化学烟雾、温室效应、PM2.5都与汽车尾气的氮氧化物、碳氢化物及它们相互反应转化的物质等有关,故D正确。
10.C 解析 总反应的化学方程式为2NOx+2xCON2+2xCO2,故Zn+是整个反应的催化剂,A正确;两步反应中都有元素化合价变化,反应均为氧化还原反应,B正确;过程Ⅰ中发生的反应为2xZn++2NOxN2+2xZn2++2xO-,C错误;总反应的化学方程式为2NOx+2xCON2+2xCO2,故氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶x,D正确。
11.B 解析 pH<5.6的雨为酸雨,可通过多植树造林解决酸雨问题,A错误;汽车尾气排放的NO污染物是空气中的N2与O2在放电、高压下反应生成,B正确;燃煤时加入生石灰可减少SO2的排放,最终将SO2转化为CaSO4,C错误;人工固氮是将氮气转化为含氮化合物的过程,D错误。
12.A 解析 将①、②和③式叠加,总反应的化学方程式为2O2O3+O,因此NO2为催化剂,由反应知NO为中间产物不起催化作用,NO2在反应①中化合价降低,故NO2在①的反应过程中起氧化作用,由上述分析可知NO2也起催化作用,故A项正确,B、C项错误;O2和O3的性质是不同的,D项错误。
13.C 解析 硝化过程的反应物中NH3属于非金属的氢化物,不属于盐,A项错误;氨化过程是动植物蛋白转化成NH3、N,氮元素从有机物转移到无机物中,B项错误;固氮过程中N2转化成NH3、N时,N元素的化合价降低,N2做氧化剂,N2转化成N、N的过程中,N元素的化合价升高,N2做还原剂,C项正确;反硝化过程中N、N转化为N2,N元素的化合价降低,N、N做氧化剂,不一定要O2参与,D项错误。
14.C 解析 在TiO2的催化作用下紫外线提供能量,部分光能转变为化学能,故A项正确;题中示意图表明,在TiO2的催化作用下紫外线提供能量,发生反应:NOx+O2+H2OHNO3,故B项正确;没有紫外线时上述反应不能发生,故C项错误;纳米TiO2与紫外线接触面积更大,将产生更多的光生电子e-和光生空穴h+,从而消除更多的NOx,故D项正确。
15.答案 (1)分液漏斗 碱石灰(或生石灰) 干燥氨气
(2)a
(3)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O 还原 4NH3+5O24NO+6H2O
(4)Ⅱ、Ⅲ
(5)+4价
解析 (1)根据装置图可知,盛有浓氨水的仪器名称为分液漏斗。浓氨水在碱石灰或生石灰的作用下挥发生成氨,生成的氨中含有水分,若直接通入C中,会导致C中石英管破裂,因此选用碱石灰或生石灰进行干燥。(2)整个装置中含有空气,连接好装置并检验装置的气密性后,装入药品,打开旋塞逐滴向圆底烧瓶中加入浓氨水发生反应生成氨,排尽装置中的空气后再加热C装置,通过氧化铜的颜色变化分析氨的性质。(3)实验中观察到C中CuO粉末变红证明生成铜,D中无水硫酸铜变蓝证明有水生成,并收集到一种单质气体,依据氧化还原反应分析,氧化铜把氨氧化为氮气,氧化铜被还原为铜,反应的化学方程式为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O;氮元素化合价升高为0价,氨作还原剂,具有还原性;氨与氧气反应生成NO、H2O,其反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O。(4)氨极易溶于水,尾气吸收需要防止倒吸,图2中能用来吸收尾气的装置是Ⅱ、Ⅲ,装置Ⅰ易发生倒吸。(5)尿素与水发生的反应为非氧化还原反应,说明N元素化合价为-3,H元素化合价为+1,O元素化合价为-2,根据化合物中化合价代数和为0可知,C元素化合价为+4。
16.答案 (1)6.72
(2)①NO难溶于水,故NO与NaClO反应速率慢,一定时间内的脱除率比SO2的低 ②8∶17
(3)催化剂 4NH3+4NO+O24N2+6H2O
(4)MnO2+SO2MnSO4 (5)N
解析 (1)由题意可知,次氯酸钠溶液吸收二氧化硫的反应为ClO-+SO2+H2OCl-+S+2H+,由方程式可知,300 mL 1.0 mol·L-1次氯酸钠溶液吸收标准状况下二氧化硫的体积为1.0 mol·L-1×0.3 L×22.4 L·mol-1=6.72 L。(2)②由题意可知,次氯酸钠溶液吸收SO2的反应为ClO-+SO2+H2OCl-+S+2H+,吸收NO的反应为3ClO-+2NO+H2O3Cl-+2N+2H+,设起始烟气中SO2、NO的物质的量分别为1 mol、2 mol,由图可知,50 ℃时SO2的脱除率为100%,则脱硫时1 mol SO2完全反应生成Cl-的物质的量为1 mol,NO的脱除率为80%,则脱氮时生成Cl-、N的物质的量分别为2 mol×80%×=2.4 mol、2 mol×80%=1.6 mol,则50 ℃时,吸收液中烟气转化生成的N和Cl-的物质的量之比为1.6 mol∶3.4 mol=8∶17。(3)由图可知,实现SCR技术的过程为氨气与氯化氢反应生成氯化铵,NO在铁基催化剂作用下与氧气反应生成NO2,NO2与氯化铵反应生成NO2(NH4)2Cl2,NO2(NH4)2Cl2与NO反应生成氮气、氯化氢和水,则总反应为氨气、NO和氧气在氯化氢、铁基催化剂的催化作用下反应生成氮气和水,总反应化学方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O。(5)N与NO反应生成NO2和X-,说明X-中N元素的化合价比+2价高,所以X-为N。
17.答案 (1)不属于
(2)酸 10-4
(3)3 4 4OH- 3 4 2H2O
(4)①C+H2O(g)CO+H2
②ab
(5)①N2+O22NO
②2CO+2NO2CO2+N2
解析 (1)PM2.5的直径不在1~100 nm之间,所以分散在空气中形成的分散系不属于胶体。(2)根据电荷守恒得:c(H+)+c(K+)+c(Na+)+c(N)=2c(S)+c(N)+c(Cl-),将表中数据代入得:c(H+)=10-4 mol·L-1,所以待测试样显酸性。(3)N元素化合价从+2价升高到+5价,失去3个电子,Cl元素化合价从+3价降低到-1价,得到4个电子,根据得失电子守恒可知反应的离子方程式为3Cl+4NO+4OH-3Cl-+4N+2H2O。(4)①焦炭与水蒸气反应的化学方程式为C+H2O(g)CO+H2。②二氧化硫是酸性氧化物,能够与碱反应:SO2+Ca(OH)2CaSO3↓+H2O;也能够与碳酸钠反应:SO2+Na2CO3Na2SO3+CO2,与氯化钙、亚硫酸氢钠均不反应,答案选ab。(5)①汽缸中生成NO的化学方程式为N2+O22NO。②CO和NO催化氧化生成氮气和二氧化碳,反应的化学方程式为2CO+2NO2CO2+N2。
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