第三单元 含氮化合物的合理使用
学习目标 1.了解铵盐的主要性质,认识氨盐在农业生产中的应用和对生态环境的影响。2.结合真实情境并通过实验探究,了解氨气的实验室制法。3.认识氮氧化物对生态环境的影响以及防治方法。
一、铵盐的性质
1.铵盐
(1)概念:由 和 形成的离子化合物。
(2)物理性质:多为无色、 水的晶体。
(3)化学性质
①不稳定性
a.NH4Cl受热分解: 。
b.NH4HCO3受热分解:
。
②与碱反应(铵盐与碱溶液反应的离子方程式):
a.在稀溶液中不加热:N+OH-NH3·H2O。
b.加热时或浓溶液:
。
(4)铵根的检验
铵盐(N)无色气体(NH3)试纸变蓝
N遇OH-在加热条件下放出NH3。
2.氨气的实验室制法
(1)原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)装置
①发生装置:固体+固体气体,与实验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气的装置相同。
②净化装置:通常用碱石灰干燥氨气,不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。
(3)收集方法:用向下排空气法收集,在试管口塞一团疏松的棉花团,目的是防止氨气与空气形成对流,以收集到较纯净的氨气。
(4)验满方法
①方法一:用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近,若变蓝,说明已经收集满。
②方法二:用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成,说明已经收集满。
(5)尾气处理:多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸,常采用的装置有:
3.氨气的简易制法
(1)加热浓氨水法:NH3·H2O不稳定,受热易分解生成NH3:NH3·H2ONH3↑+H2O,故可直接加热浓氨水制备NH3。
(2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰)法:固体NaOH溶于水放出大量的热,会促使氨水分解,而生石灰可与水反应生成Ca(OH)2,同时反应放热,也会促使氨水分解,故可在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH3。
1.(2023·青岛高一期末)实验室可选用下列装置和试剂制备氨气,并干燥、收集和处理尾气。下列说法正确的是 ( )
A.①和②均可用于实验室制备氨气
B.③中盛有碱石灰或无水氯化钙可用于干燥氨气
C.④可用于收集氨气,气流方向为左进右出
D.⑤中盛有稀硫酸可用于氨气的尾气处理
2.(2024·江苏南菁高中检测)下列与NH3相关实验的说法错误的是 ( )
A.甲图制备NH3可选用的药品为Ca(OH)2与NH4Cl的混合物
B.乙图实验时,可观察到烧瓶中液体为红色,体现NH3是碱性气体
C.丙图实验中,可观察到有大量白烟生成,体现NH3的还原性
D.丁图可用于NH3的尾气处理,且具有防倒吸作用
3.氨气是化学实验室常需制取的气体。实验室制取氨气通常有两种方法:
方法一:固体氢氧化钙与氯化铵共热
方法二:生石灰与浓氨水反应
(1)下面的制取装置图中,方法一应选用装置 (填“A”或“B”,下同),方法二应选用装置 。
(2)写出生石灰与浓氨水反应制取NH3的反应方程式:
。
(3)在制取后,如果要干燥氨气,应选用的干燥剂是 (填字母序号,下同),收集氨气的方法是 。
A.浓硫酸 B.碱石灰
C.五氧化二磷 D.向上排空气法
E.排水法 F.向下排空气法
(4)检验是否收集满氨气的方法是
。
二、常见氮肥及其使用 氮氧化物的无害化处理
1.常见氮肥及其使用
(1)常见的氮肥
名称 俗名 化学式
铵态 氮肥 硫酸铵 硫铵、肥田粉
氯化铵
碳酸氢铵
硝酸铵
其他 硝酸钾
尿素
(2)使用注意事项
①使用要注意两点:低温保存,深施盖土,避免受热;不可以跟 性肥料(如草木灰)混用,以保证肥效。
②氮肥包括铵态氮肥、硝态氮肥和尿素,农业生产中使用较多的是铵态氮肥和尿素,原因是硝态氮肥中的N不易被土壤胶体吸附,造成肥效降低。
2.氮氧化物的无害化处理
(1)氮氧化物的来源
①化石燃料的燃烧。
②硝酸生产等产生的工业废气处理不当。
③机动车辆排放的尾气。
(2)含氮物质对环境的影响
①氮氧化物与雨水反应,生成的硝酸和亚硝酸是 的组成成分(如NO2HNO3)。
②臭氧与氮氧化物和一些 在紫外线照射下发生反应形成光化学烟雾。
③进入水体中的氮元素的含量增大时,会造成水体富营养化,导致 迅速生长。
(3)氮氧化物的预防和吸收
①使用清洁能源,减少氮氧化物的排放。
②安装汽车尾气转化装置:2NO+2CON2+2CO2。
③对生产化肥、硝酸工厂的废气进行处理。
a.碱液吸收法:用碱溶液吸收氮氧化物生成硝酸盐和亚硝酸盐。2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O
NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O
b.催化还原法:用甲烷、氨气、氢气等还原剂将其还原成无毒的氮气。
6NO+4NH35N2+6H2O
CH4+4NO2N2+CO2+2H2O
4H2+2NO2N2+4H2O
2H2+2NON2+2H2O
1.诺贝尔化学奖曾授予德国化学家Gerhard Ertl,以表彰他对固体表面化学研究过程中的重大发现。使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成无毒气体,以减少汽车尾气中有毒气体的排放,正是此项研究的重要应用之一。下列有关说法不正确的是 ( )
A.CO在铂表面被氧化生成CO2,铂起催化作用
B.汽车尾气中的NOx在铂表面发生反应的产物是N2
C.CO在铂表面可能和O2、NOx反应
D.NOx、CO、CO2均能与人体中的血红蛋白结合
2.(2024·北京交大附中高一期中)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(如图所示)。下列叙述错误的是 ( )
A.雾和霾的分散剂相同
B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
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
微专题4 常见气体的实验室制法
1.常见气体制备的反应原理
气体 制备反应原理
H2 Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
O2 2H2O22H2O+O2↑ 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
Cl2 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
NH3 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
SO2 Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O
CO2 CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O
NO 3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
NO2 Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
2.气体制备装置的连接顺序
3.常见气体实验室制备的发生装置
反应装置类型 反应装置图 适用气体
固、固 加热型 O2、NH3等
固、液加热型或液、液加热型 Cl2等
固、液不加热型 O2、H2、 CO2、SO2、 NO、NO2等
4.实验室制备气体净化装置
(1)净化原则
不减少被净化气体的量;不引入新杂质;操作简便,易于分离。
(2)净化装置
装置Ⅰ(洗气瓶):盛液体除杂试剂,气流方向是长管进,短管出。
装置Ⅱ(干燥管):盛固体除杂试剂,气流方向是粗口进,细口出。
5.常见气体收集方法
方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法
装置
典型 气体 O2、H2等 O2、Cl2、 CO2等 H2、NH3等
6.常见气体尾气处理方法
方法 燃烧法 吸收法 收集法
装置
典型 气体 CO等 Cl2、SO2等 CO等
1.(2023·深圳高级中学高一期末)在实验室采用如图装置制备并收集气体(下列试剂均可反应且能生成对应的气体),合理的是 ( )
选项 化学试剂 制备的气体
A Na2CO3和H2SO4(稀) CO2
B MnO2和H2O2 O2
C NaCl和H2SO4(浓) HCl
D Na和H2O H2
2.(2023·承德高一期末)实验室需要制备少量SO2并验证其性质,下列实验装置不能达到相应实验目的的是 ( )
A.制取SO2 B.验证SO2的还原性
C.收集SO2 D.吸收SO2
3.实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是 ( )
选项 a中的物质 b中的物质 c中的物质 d中的物质
A 浓氨水 CaO NH3 H2O
B 70%浓硫酸 Na2SO3 SO2 NaOH溶液
C 稀硝酸 Cu NO H2O
D 浓盐酸 MnO2 Cl2 NaOH溶液
4.(2023·北京卷)完成下述实验,装置或试剂不正确的是 ( )
A.实验室制Cl2
B.实验室收集C2H4
C.验证NH3易溶于水且溶液呈碱性
D.除去CO2中混有的少量HCl
5.某实验小组的同学在实验室利用如图所示装置进行实验。
请回答下列问题:
(1)甲同学用装置A制备NO2气体,上述装置中可用于收集NO2气体的是 (填字母序号),装置A中发生反应的离子方程式为
。
(2)乙同学用图中的装置A通过铜与浓硫酸反应制取SO2气体,装置A中还缺少的仪器名称是 ,该反应的化学方程式为
;
实验所产生的SO2尾气选用装置 (填字母序号)来吸收。
(3)丙同学用装置B制取氨,发生反应的化学方程式是 。
1.施用氮肥能促进作物生长,并能提高作物中蛋白质的含量。下列关于氮肥的说法错误的是 ( )
A.尿素[CO(NH2)2]是一种氮肥
B.储存碳酸氢铵时,应密封并置于阴凉通风处
C.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合作用
D.氮肥溶于水,其中的氮元素均以铵根离子形式存在
2.已知苯是一种有机溶剂,密度比水小,不溶于水,不溶解氨。下列装置用于实验室制取氨气或验证氨气的化学性质,其中能达到实验目的的是 ( )
3.下列说法不正确的是 ( )
A. NOx能形成酸雨,NO2转化为HNO3的化学方程式为3NO2+H2O 2HNO3+NO
B. CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在
C.根据反应2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O可知,可以利用氢氧化钠溶液吸收二氧化氮以防止氮氧化物对大气的污染
D.在汽车排气管上加装“催化转化器”是为了减少有害气体的排放
4.汽车尾气(含CO、SO2和NO等)是城市空气的污染源之一,治理方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转化器”,它能使一氧化碳与一氧化氮反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,并促进二氧化硫的转化。
(1)汽车尾气中导致酸雨形成的主要物质是 。
(2)写出在催化剂的作用下CO与NO反应的化学方程式: 。
(3)使用“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了排放废气的酸度,有可能促进了酸雨的形成,其原因是
。
(4)下列各项措施中,有利于缓解城市空气污染的有 (填字母)。
A.充分利用太阳能
B.使用电动车辆,减少汽油消耗
C.植树种草,绿化环境
D.取缔燃煤炉和木炭烧烤,改用天然气
第三单元 含氮化合物的合理使用
一、
1.(1)铵根离子 酸根离子 (2)易溶于 (3)①a.NH4ClNH3↑+HCl↑ b.NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
②b.N+OH-NH3↑+H2O
对点训练
1.C [氯化铵受热分解成NH3和HCl,NH3和HCl遇冷会重新化合成NH4Cl,①不能用于实验室制备NH3;向氧化钙中滴加浓氨水时发生反应CaO+NH3·H2OCa(OH)2+NH3↑,②能用于实验室制备NH3,A项错误;NH3能用碱石灰干燥,无水CaCl2能吸收NH3,不能用无水CaCl2干燥NH3,B项错误;NH3的密度比空气的密度小,故④用于收集NH3,气流方向为左进右出,C项正确;由于NH3极易溶于水,若用⑤中盛有的稀硫酸吸收NH3会产生倒吸,D项错误。]
2.C [实验室制备NH3可选用的药品为Ca(OH)2与NH4Cl的混合物,二者混合加热生成氯化钙、氨气和水,A正确;氨气极易溶于水,可形成喷泉,氨气和水反应生成一水合氨,溶液显碱性,则乙图实验时,可观察到烧瓶中液体为红色,体现NH3是碱性气体,B正确;丙图实验中,可观察到有大量白烟生成,是因为氨气和氯化氢反应生成了固体氯化铵,该反应不是氧化还原反应,不能体现NH3的还原性,C错误;氨气极易溶于水,倒置的干燥管起防倒吸作用,即丁图可用于NH3的尾气处理,且具有防倒吸作用,D正确。]
3.(1)A B (2)CaO+NH3·H2OCa(OH)2+NH3↑
(3)B F (4)将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口处,若试纸变蓝,说明气体已收集满(或用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成,说明气体已收集满)
解析 A装置适用于固体与固体加热制气体,B装置适用于液体与固体(或液体)不加热制气体。NH3为碱性气体,只能用碱性干燥剂。检验NH3一般用湿润的红色石蕊试纸或蘸取浓盐酸的玻璃棒。
二、
1.(NH4)2SO4 氯铵 NH4Cl 碳铵 NH4HCO3 硝铵 NH4NO3 KNO3 CO(NH2)2 (2)①碱 2.(2)①酸雨 ②碳氢化合物 ③藻类
对点训练
1.D [CO、NOx在铂表面发生的反应为CO+NOx→CO2+N2(未配平),也可能是CO与O2反应,此过程中铂作催化剂;CO2 不能与人体中的血红蛋白结合。]
2.C [雾和霾都属于气溶胶,其分散剂均为空气,A项正确;由图可知,NOx转化为HNO3,SO2转化为H2SO4,并与NH3反应生成NH4NO3、(NH4)2SO4,这些无机颗粒物分散到空气中形成雾霾,B项正确;NH3与HNO3、H2SO4反应形成相应的铵盐,故不是催化剂,C项错误;过度施用铵态氮肥,会使空气中NH3含量增大,参与形成铵盐,分散在空气中形成雾霾,D项正确。](共93张PPT)
第三单元
含氮化合物的合理使用
专题 氮与社会可持续发展
7
1.了解铵盐的主要性质,认识氨盐在农业生产中的应用和对生态环境的影响。2.结合真实情境并通过实验探究,了解氨气的实验室制法。3.认识氮氧化物对生态环境的影响以及防治方法。
学习目标
一、铵盐的性质
二、常见氮肥及其使用 氮氧化物的无害化处理
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、铵盐的性质
对点训练
1.铵盐
(1)概念:由 和 形成的离子化合物。
(2)物理性质:多为无色、 水的晶体。
(3)化学性质
①不稳定性
a.NH4Cl受热分解: 。
b.NH4HCO3受热分解: 。
铵根离子
酸根离子
易溶于
②与碱反应(铵盐与碱溶液反应的离子方程式):
a.在稀溶液中不加热:N+OH-===NH3·H2O。
b.加热时或浓溶液: 。
(4)铵根的检验
N遇OH-在加热条件下放出NH3。
2.氨气的实验室制法
(3)收集方法:用向下排空气法收集,在试管口塞一团疏松的棉花团,目的是防止氨气与空气形成对流,以收集到较纯净的氨气。
(4)验满方法
①方法一:用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近,若变蓝,说明已经收集满。
②方法二:用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成,说明已经收集满。
(5)尾气处理:多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸,常采用的装置有:
3.氨气的简易制法
(2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰)法:固体NaOH溶于水放出大量的热,会促使氨水分解,而生石灰可与水反应生成Ca(OH)2,同时反应放热,也会促使氨水分解,故可在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH3。
1.(2023·青岛高一期末)实验室可选用下列装置和试剂制备氨气,并干燥、收集和处理尾气。下列说法正确的是( )
A.①和②均可用于实验室制备氨气
B.③中盛有碱石灰或无水氯化钙可
用于干燥氨气
C.④可用于收集氨气,气流方向为左
进右出
D.⑤中盛有稀硫酸可用于氨气的尾气处理
C
解析 氯化铵受热分解成NH3和HCl,NH3和HCl遇冷会重新化合成NH4Cl,①不能用于实验室制备NH3;向氧化钙中滴加浓氨水时发生反应CaO+NH3·H2O=== Ca(OH)2+NH3↑,②能用于实验室制备NH3,A项错误;NH3能用碱石灰干燥,无水CaCl2能吸收NH3,不能用无水CaCl2干燥NH3,B项错误;NH3的密度比空气的密度小,故④用于收集NH3,气流方向为左进右出,C项正确;由于NH3极易溶于水,若用⑤中盛有的稀硫酸吸收NH3会产生倒吸,D项错误。
2.(2024·江苏南菁高中检测)下列与NH3相关实验的说法错误的是( )
A.甲图制备NH3可选用的药品为Ca(OH)2与NH4Cl的混合物
B.乙图实验时,可观察到烧瓶中液体为红色,体现NH3是碱性气体
C.丙图实验中,可观察到有大量白烟生成,体现NH3的还原性
D.丁图可用于NH3的尾气处理,且具有防倒吸作用
C
解析 实验室制备NH3可选用的药品为Ca(OH)2与NH4Cl的混合物,二者混合加热生成氯化钙、氨气和水,A正确;氨气极易溶于水,可形成喷泉,氨气和水反应生成一水合氨,溶液显碱性,则乙图实验时,可观察到烧瓶中液体为红色,体现NH3是碱性气体,B正确;丙图实验中,可观察到有大量白烟生成,是因为氨气和氯化氢反应生成了固体氯化铵,该反应不是氧化还原反应,不能体现NH3的还原性,C错误;氨气极易溶于水,倒置的干燥管起防倒吸作用,即丁图可用于NH3的尾气处理,且具有防倒吸作用,D正确。
3.氨气是化学实验室常需制取的气体。实验室制取氨气通常有两种方法:
方法一:固体氢氧化钙与氯化铵共热
方法二:生石灰与浓氨水反应
(1)下面的制取装置图中,方法一应选用装置 (填“A”或“B”,下同),方法二应选用装置 。
A
B
(2)写出生石灰与浓氨水反应制取NH3的反应方程式:
。
(3)在制取后,如果要干燥氨气,应选用的干燥剂是 (填字母序号,下同),收集氨气的方法是 。
A.浓硫酸 B.碱石灰 C.五氧化二磷 D.向上排空气法
E.排水法 F.向下排空气法
(4)检验是否收集满氨气的方法是 。
CaO+NH3·H2O===Ca(OH)2+NH3↑
B
F
将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口处,
若试纸变蓝,说明气体已收集满(或用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成,说明气体已收集满)
解析 A装置适用于固体与固体加热制气体,B装置适用于液体与固体(或液体)不加热制气体。NH3为碱性气体,只能用碱性干燥剂。检验NH3一般用湿润的红色石蕊试纸或蘸取浓盐酸的玻璃棒。
二、常见氮肥及其使用
氮氧化物的无害化处理
对点训练
1.常见氮肥及其使用
(1)常见的氮肥
名称 俗名 化学式
铵态 氮肥 硫酸铵 硫铵、肥田粉
氯化铵
碳酸氢铵
硝酸铵
其他 硝酸钾
尿素
(NH4)2SO4
氯铵
NH4Cl
碳铵
NH4HCO3
硝铵
NH4NO3
KNO3
CO(NH2)2
(2)使用注意事项
①使用要注意两点:低温保存,深施盖土,避免受热;不可以跟 性肥料(如草木灰)混用,以保证肥效。
②氮肥包括铵态氮肥、硝态氮肥和尿素,农业生产中使用较多的是铵态氮肥和尿素,原因是硝态氮肥中的N不易被土壤胶体吸附,造成肥效降低。
碱
2.氮氧化物的无害化处理
(1)氮氧化物的来源
①化石燃料的燃烧。
②硝酸生产等产生的工业废气处理不当。
③机动车辆排放的尾气。
酸雨
碳氢化合物
藻类
1.诺贝尔化学奖曾授予德国化学家Gerhard Ertl,以表彰他对固体表面化学研究过程中的重大发现。使CO、NOx等在铂表面发生化学反应转变成无毒气体,以减少汽车尾气中有毒气体的排放,正是此项研究的重要应用之一。下列有关说法不正确的是( )
A.CO在铂表面被氧化生成CO2,铂起催化作用
B.汽车尾气中的NOx在铂表面发生反应的产物是N2
C.CO在铂表面可能和O2、NOx反应
D.NOx、CO、CO2均能与人体中的血红蛋白结合
解析 CO、NOx在铂表面发生的反应为CO+NOx→CO2+N2(未配平),也可能是CO与O2反应,此过程中铂作催化剂;CO2 不能与人体中的血红蛋白结合。
D
2.(2024·北京交大附中高一期中)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(如图所示)。下列叙述错误的是( )
A.雾和霾的分散剂相同
B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
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
C
解析 雾和霾都属于气溶胶,其分散剂均为空气,A项正确;由图可知,NOx转化为HNO3,SO2转化为H2SO4,并与NH3反应生成NH4NO3、(NH4)2SO4,这些无机颗粒物分散到空气中形成雾霾,B项正确;NH3与HNO3、H2SO4反应形成相应的铵盐,故不是催化剂,C项错误;过度施用铵态氮肥,会使空气中NH3含量增大,参与形成铵盐,分散在空气中形成雾霾,D项正确。
课堂达标训练
1.施用氮肥能促进作物生长,并能提高作物中蛋白质的含量。下列关于氮肥的说法错误的是( )
A.尿素[CO(NH2)2]是一种氮肥
B.储存碳酸氢铵时,应密封并置于阴凉通风处
C.铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合作用
D.氮肥溶于水,其中的氮元素均以铵根离子形式存在
D
解析 尿素[CO(NH2)2]是一种常用的高效的氮肥,A正确;由于碳酸氢铵在温度较高时易分解,则储存碳酸氢铵时,应密封并置于阴凉通风处,B正确;铵态氮肥呈酸性,碳酸钾呈碱性,二者混合可相互反应生成氨气而降低肥效,C正确;氮元素在尿素中以分子形式存在,不是铵根离子,硝态氮肥中氮元素以N形式存在,D错误。
2.已知苯是一种有机溶剂,密度比水小,不溶于水,不溶解氨。下列装置用于实验室制取氨气或验证氨气的化学性质,其中能达到实验目的的是( )
C
3.下列说法不正确的是( )
A. NOx能形成酸雨,NO2转化为HNO3的化学方程式为3NO2+H2O===2HNO3+NO
B. CO、NO、NO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在
C.根据反应2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O可知,可以利用氢氧化钠溶液吸收二氧化氮以防止氮氧化物对大气的污染
D.在汽车排气管上加装“催化转化器”是为了减少有害气体的排放
解析 NO在空气中易生成NO2。
B
4.汽车尾气(含CO、SO2和NO等)是城市空气的污染源之一,治理方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转化器”,它能使一氧化碳与一氧化氮反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,并促进二氧化硫的转化。
(1)汽车尾气中导致酸雨形成的主要物质是 。
(2)写出在催化剂的作用下CO与NO反应的化学方程式:
。
(3)使用“催化转化器”的缺点是在一定程度上提高了排放废气的酸度,有可能促进了酸雨的形成,其原因是
。
SO2、NO
由于促进了SO2的转化,导致生成的SO3增多,
SO3+H2O===H2SO4,提高了废气的酸度
(4)下列各项措施中,有利于缓解城市空气污染的有 (填字母)。
A.充分利用太阳能
B.使用电动车辆,减少汽油消耗
C.植树种草,绿化环境
D.取缔燃煤炉和木炭烧烤,改用天然气
ABCD
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题目要求
1.(2024·江苏南菁高中检测)下列有关氮及其化合物的性质与用途具有对应关系的是( )
A.氨气极易溶于水,可用作制冷剂
B.HNO3具有氧化性,可用于制造氮肥
C.常温下N2化学性质稳定,可用作保护气
D.NH4Cl受热易分解,可用作实验室中制取少量氨气
C
解析 液氨挥发需要吸收大量的热,可以做制冷剂,故A错误;HNO3是强酸,能与氢氧化钾或者氨水反应,制造氮肥,故B错误;常温下N2化学性质稳定,一般不与物质发生反应,可用作保护气,故C正确;NH4Cl受热易分解,但是冷却后又化合,不能用于制氨气,故D错误。
2.检验铵盐的一般方法是将待测物取少许置于试管中,然后( )
A.加水溶解后,再滴入酚酞溶液
B.加强碱溶液加热后,用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验
C.加入强酸溶液加热后,再滴入酚酞溶液
D.加入强碱溶液加热后,再滴入酚酞溶液
解析 将固体放入试管中,加强碱溶液加热后,把湿润的红色石蕊试纸放在试管口,湿润的红色石蕊试纸会变蓝色,证明产生的气体是氨气,则该盐中含有铵根离子,B正确。
B
3.(2023·北京五中高一阶段检测)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注,下列说法正确的是( )
A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因
B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定
D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
D
解析 NO2是红棕色且有刺激性气味的气体,而SO2是无色有刺激性气味的气体,A错误;汽车尾气的主要大气污染物为C与N的氧化物,如NOx和CO等,B错误;氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态,且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料,不能直接吸收空气中的氮氧化物,C错误;工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除,如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理,D正确。
4.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是( )
A
5.(2024·河北省唐山市十县一中联盟高一期中)下列有关铵盐的叙述正确的是( )
A.铵态氮肥不能与碱性物质(如草木灰)混合使用
B.铵盐中,N均呈-3价
C.检验N所需的试剂为NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸
D.铵盐受热易分解,产物均有氨气
A
6.某同学探究氨和铵盐的性质,相关实验操作及现象描述正确的是( )
A.加热NH4Cl晶体制备氨气
B.将蘸有浓氨水和浓硝酸的玻璃棒靠近,观察到白烟
C.将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中,产生红褐色沉淀
D.除去碘中混有的少量氯化铵,可采用升华的方法
解析 NH4Cl受热分解为NH3和HCl,二者遇冷又会化合生成NH4Cl,A错误;浓氨水和浓硝酸都具有挥发性,挥发出的NH3和HNO3反应生成NH4NO3固体而产生白烟,B正确;NH3·H2O与AlCl3溶液反应产生白色沉淀,C错误;碘易升华,NH4Cl受热易分解,不能用升华法除NH4Cl,D错误。
B
7.针对如图所示的实验室制取氨气,下列说法正确的是( )
A.发生装置与用KClO3 制取O2的装置相同
B.可以用碱石灰或无水氯化钙干燥制得的氨气
C.可用单孔橡皮塞代替棉花
D.所用的铵盐不能是NH4NO3,所用的碱可以是NaOH
A
解析 实验室制取氧气,可以用加热氯酸钾或高锰酸钾的方法,要使用加热固体反应物的装置,实验室制取NH3是NH4Cl晶体与Ca(OH)2固体反应,需要加热,二者气体制取实验装置相同,A项正确;NH3是碱性气体,可以用碱石灰干燥,但无水氯化钙可与NH3反应,不能用于干燥NH3,B项错误;用单孔橡皮塞代替棉花,导致试管内密封,无法收集NH3,C项错误;NH4NO3属于硝酸盐,不稳定受热易分解产生氮氧化物,使制取的气体不纯,NaOH是强碱,可与玻璃中的SiO2反应,腐蚀实验装置,D项错误。
8.(2024·河北衡水中学高一检测)下列关于氨气的说法不正确的是( )
A.氨气的喷泉实验说明氨气极易溶于水
B.氨气可以用浓硫酸干燥也可用碱石灰干燥
C.用水吸收氨气可用图1的装置防止倒吸
D.氨气密度比空气密度小,可用图2收集NH3
解析 氨气与浓硫酸反应生成硫酸铵,所以不能用浓硫酸干燥氨气,B错误;氨气在水中的溶解度大,而在四氯化碳中的溶解度小,四氯化碳的密度比水大,所以氨气通入下层,可以防止倒吸,C正确;氨气的密度比空气的密度小,采用向下排空气法收集,即短管进,长管出,D正确。
B
9.根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.由NH3→N2,从原理上看,NH3可与NO2反应生成N2
C.工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
D.可用NaOH溶液处理多余的NO气体
D
10.臭氧与氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下发生作用可产生光化学烟雾,其中某些反应过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.烟雾是一种固溶胶,其分散剂是空气
B.O2和O3互为同素异形体
C.反应Ⅰ属于氧化还原反应
D.NO2不是酸性氧化物
A
解析 烟雾是一种气溶胶,其分散剂是空气,A项错误;同种元素组成的不同单质互为同素异形体,O2和O3互为同素异形体,B项正确;NO与O3反应生成NO2,反应Ⅰ中存在元素化合价的变化,属于氧化还原反应,C项正确;与水反应只生成对应含氧酸的氧化物属于酸性氧化物,NO2与H2O反应生成HNO3和NO,故NO2不是酸性氧化物,D项正确。
11.水体中氨氮含量超标会造成水体富营养化,用次氯酸钠除去氨氮的原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.去除过程中,每一步反应都是氧化还原反应
B.每除去1 mol NH3,转移3 mol电子
C.该过程需控制温度,温度过高时氨氮去除率
会降低
D.去除过程的总反应方程式为2NH3+3NaClO===N2+3NaCl+3H2O
A
解析 转化关系图中NaClO和水反应生成次氯酸和氢氧化钠的反应以及盐酸和氢氧化钠的反应中,属于化合价没有发生变化的反应,不是氧化还原反应,故A错误;氮元素化合价从-3价升高到0价,失去3个电子,每除去1 mol NH3,转移3 mol电子,故B正确;NH3易挥发,温度较高时溶解度减小,氨氮去除率会降低,故C正确;根据箭头方向可知,NH3、NaClO是反应物,氯化钠、氮气和水是生成物,根据质量守恒和电子转移守恒写出化学方程式为2NH3+3NaClO===N2+3NaCl+3H2O,故D正确。
A.A中盛有的物质可以是浓氨水与NaOH
B.装置Ⅱ中的碱石灰起干燥作用,可用浓
硫酸代替
C.装置Ⅳ中的试管可以检验水的生成,并
收集冷却的水
D.E中收集的气体能完成水溶性的喷泉实验
C
解析 倾斜向下的试管只能盛装固体,故A中应盛放铵盐和强碱的混合物作为制备氨气的反应物,A项错误;浓硫酸不能干燥NH3,B项错误;无水硫酸铜固体遇水变为蓝色,C项正确;E中收集的气体是N2,难溶于水,不能做水溶性的喷泉实验,D项错误。
13.(2023·亳州一中高一月考)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如图装置制备氨气并探究相关性质。
(1)装置B中,碱石灰作用 ,
无水硫酸铜的作用 。
干燥氨气
检验是否生成水
解析 (1)浓氨水在碱石灰或生石灰的作用下挥发生成氨气,生成的氨气中含有水分,若直接通入C中,会导致C中石英管破裂,因此选用碱石灰进行干燥,无水硫酸铜的作用检验是否生成水;
(2)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 。
工业上,通过氨的催化氧化等一系列反应最终可以制得硝酸,请写出氨的催化氧化
的化学反应方程式 。
(3)该实验缺少尾气吸收装置。图1中能用来吸收尾气的装置是 (填装置序号)。
(4)图2装置中,a表示胶头滴管和烧杯中的液体,b表示烧瓶中的气体,不能形成喷泉实验现象的a中液体和b中气体的组合是 。
A.a-NaOH溶液、b-HCl气体 B.a-NaOH溶液、b-CO2气体
C.a-HCl溶液、b-NH3气体 D.a-水、b-CO2
Ⅱ、Ⅲ
D
解析 (3)氨气极易溶于水,尾气吸收需要防止倒吸,图1中能用来吸收尾气的装置是Ⅱ、Ⅲ;(4)在烧瓶中充满干燥气体,而胶头滴管及烧杯中分别盛有液体,若形成喷泉,则气体极易溶于液体或气体极易与液体反应,HCl极易溶于水,而且与氢氧化钠溶液能反应,则可形成喷泉,故A不选;二氧化碳极易与NaOH反应,产生压强差,形成喷泉,故B不选;氨气极易溶于水,而且与HCl溶液能反应,可形成喷泉,故C不选;二氧化碳在水中的溶解度较小,不能形成喷泉,故D选。
14.NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
NH3
③汽车发动机在稀燃和富燃系统条件下交替进行,尾气中的NOx在催化剂上反应脱除。其工作原理如图所示,请写出富燃条件下,NO2被CO还原的反应
。
(2)水体中含有较多的硝酸盐会污染水质。一种用铁粉处理水体中的硝酸盐的反应为Fe+N+H2O(未配平)。
①配平后的反应中H+前的化学计量数为 。
②由反应可知酸性条件下粒子的氧化性大小: > 。
10
N
Fe2+
B级 素养培优练
15.“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,下列关于四个“封管实验”(夹持装置未画出、I2固体易升华)的说法不正确的是( )
A.加热时,①中封管内固体消失
B.加热时,②中溶液变无色,冷却后又
变为红色
C.加热时,③中溶液变红,冷却后红色褪去,体现SO2的漂白性
D.加热又冷却的过程中,④属于物理变化,①②③属于化学变化
A
解析 氯化铵不稳定,加热分解生成氨气和氯化氢,温度稍低时又生成氯化铵,则封管内固体不消失,A项错误;加热时氨气逸出,溶液的颜色为无色,冷却后氨气溶解,溶液变为红色,B项正确;加热后二氧化硫逸出,溶液呈红色,冷却后二氧化硫又将品红溶液漂白,C项正确;氯化铵分解生成氨气和氯化氢,有新物质生成,为化学变化,D项正确。
16.用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2,其部分工艺流程如图,下列说法不正确的是( )
A.吸收时主要反应的化学方程式
为NO+NO2+Ca(OH)2===Ca(NO2)2
+H2O
B.将石灰乳改为澄清石灰水吸收效率将会增大
C.采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收
D.若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1,吸收后排放的气体中NO含量升高
B
解析 NO和NO2可以与碱性溶液发生归中反应生成亚硝酸盐,即NO+NO2+ Ca(OH)2===Ca(NO2)2+H2O,故A正确;澄清石灰水中Ca(OH)2的含量很小,不利于吸收NO和NO2,故B错误;采用气液逆流有利于尾气中NO、NO2与石灰乳的充分接触,从而提高吸收效率,故C正确;若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1,与碱液反应时NO过量,且NO微溶于水,也不与碱反应,吸收后排放的气体中NO含量升高,故D正确。
17.研究氮的循环和转化对生产、生活有重要的价值。
Ⅰ.(1)写出实验室制备氨的化学方程式:
。
Ⅱ.氨是重要的化工原料。某工厂用氨制硝酸和铵盐的流程如图甲所示。
(2)设备1、3中发生反应的化学方程式
分别是 、
。
设备2中通入的物质A是 。
HNO3+NH3===NH4NO3
O2(或空气)
Ⅲ.氨氮废水的处理是当前科学研究的热点问题。氨氮废水中的氮元素多以N和NH3·H2O的形式存在。某工厂处理氨氮废水的流程如图乙所示。
(3)过程①的目的是将N转化为NH3,并通过鼓入大量空气将氨吹出,写出N
转化NH3的离子方程式: 。
(4)过程②加入NaClO溶液可将氨氮转化为无毒物质,反应后含氮元素、氯元素物质的化学式分别为 、 。
(5)含余氯废水的主要成分是NaClO以及HClO,X可选用 (填字母序号)溶液以达到去除余氯的目的。
a.KOH b.Na2SO3 c.KMnO4 d.NaCl
写出其中一个反应的离子方程式:
。
N2
NaCl
b
S+Cl-(或S+Cl-+H+)
18.(2024·东莞市东华高级中学高一检测)NH3是重要的化工原料。
(1)实验室可用固体+固体加热法制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为 ,该方法制备NH3的反应方程式
。
ACG
(2)某化学课外活动小组设计了如图所示组合装置进行氨气的性质探究实验(部分固定装置略去)。
①装置A的分液漏斗中盛放浓氨水,则烧瓶中盛放的药品应该是
;装置B中盛放的试剂是 。
②点燃C处酒精灯,关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后,关闭分液漏斗活塞,稍等片刻,装置C中黑色固体逐渐变红,发生反应的
化学方程式: ;
装置E中溶液里出现大量气泡,同时产生 (现象)。
生石灰(CaO)或NaOH固体
碱石灰
白色沉淀
(3)①欲制取标准状况下4.48 L NH3,至少需要NH4Cl g。
②实验室制取氨气,还可采用图中的 (填“A”或“B”)。
10.7
A
解析 (3)①欲制取标准状况下4.48 L NH3,其物质的量为=0.2 mol,根据原子守恒,需要NH4Cl的物质的量为0.2 mol,其质量为0.2 mol×53.5 g·mol-1=10.7 g; ②实验室制备氨气可用固固加热法,即氯化铵与熟石灰反应;也可以采用浓氨水与生石灰反应,不能用加热分解氯化铵的方法制取氨气,因为氯化铵分解产生的HCl和氨气在遇冷时又重新反应生成氯化铵固体,易造成堵塞,故实验室制取氨气,还可采用图中的A装置。
19.(2024·山东莱州一中高一月考)如图是无机物A~F在一定条件下的转化关系(部分产物及反应条件未标出)。
已知:A为气体,A~F都含有相同的元素。
试回答下列问题。
(1)写出下列物质的化学式:C 、F 。
(2)在①②③④中属于氮的固定的是 (填序号)。
NO
NH4NO3
④
解析 已知:A为气体,A~F都含有相同的元素,A能和氧气、氢气反应,B和氧气生成C,推测A为氮气、B为氨气、C为一氧化氮,一氧化氮和氧气生成二氧化氮,二氧化氮和水生成硝酸,硝酸和氨气生成氯化铵,故D为二氧化氮、E为硝酸、F为硝酸铵;(1)C、F分别为NO、NH4NO3;(2)游离态氮转化为氮的化合物为氮的固定,①②③④中属于氮的固定的是④;
(3)D易溶于水。常温常压下(Vm=28 L·mol-1),将体积为V mL的试管充满D后倒扣在水中。
①最终试管中所得E的物质的量浓度为(不考虑E的扩散) mol·L-1。
②为了消除D的污染,可将它与B在催化剂作用下反应,生成水和一种无污染物质,
该反应的化学方程式是 。
③若C、D按物质的量之比1∶1被Na2CO3溶液吸收,只生成一种盐,则该反应的离子方程式是 。
为提高吸收速率与效率,最好选用 装置(填序号)。
解析 ③NO、NO2中氮的化合价分别为+2、+4,若NO、NO2按物质的量之比1∶1被Na2CO3溶液吸收,只生成一种盐,则结合化合价变化可知,生成盐为NaNO2,碳酸根离子转化为二氧化碳气体,反应为NO+NO2+Na2CO3===2NaNO2+CO2,离子方程式为NO+NO2+C+CO2。为提高吸收速率与效率,最好选用B,装置中球泡可以增加接触面积加快吸收速率;
(4)工业上可用①②③由B制取E,为了提高原料的利用率并尽量减轻对环境的污染,C必须循环使用。若消耗1 mol的B制取E,在该过程中至少消耗的O2的物质的量为 。
解析 (4)工业上可用①②③由氨气制取硝酸,反应中NO必须循环使用,则可以认为氮元素完全转化为了硝酸,氮化合价由-3价最终变为+5价,结合电子守恒可知NH3~8e-~2O2,若消耗1 mol的氨气制取硝酸,在该过程中至少消耗的O2的物质的量为2 mol。专题7 作业9 含氮化合物的合理使用
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题目要求(1~12题,每题3分)
1.(2024·江苏南菁高中检测)下列有关氮及其化合物的性质与用途具有对应关系的是 ( )
氨气极易溶于水,可用作制冷剂
HNO3具有氧化性,可用于制造氮肥
常温下N2化学性质稳定,可用作保护气
NH4Cl受热易分解,可用作实验室中制取少量氨气
2.检验铵盐的一般方法是将待测物取少许置于试管中,然后 ( )
加水溶解后,再滴入酚酞溶液
加强碱溶液加热后,用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验
加入强酸溶液加热后,再滴入酚酞溶液
加入强碱溶液加热后,再滴入酚酞溶液
3.(2023·北京五中高一阶段检测)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注,下列说法正确的是 ( )
NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因
汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定
工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
4.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是 ( )
A B
C D
5.(2024·河北省唐山市十县一中联盟高一期中)下列有关铵盐的叙述正确的是 ( )
铵态氮肥不能与碱性物质(如草木灰)混合使用
铵盐中,N均呈-3价
检验N所需的试剂为NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸
铵盐受热易分解,产物均有氨气
6.某同学探究氨和铵盐的性质,相关实验操作及现象描述正确的是 ( )
加热NH4Cl晶体制备氨气
将蘸有浓氨水和浓硝酸的玻璃棒靠近,观察到白烟
将氨水缓慢滴入AlCl3溶液中,产生红褐色沉淀
除去碘中混有的少量氯化铵,可采用升华的方法
7.针对如图所示的实验室制取氨气,下列说法正确的是 ( )
发生装置与用KClO3 制取O2的装置相同
可以用碱石灰或无水氯化钙干燥制得的氨气
可用单孔橡皮塞代替棉花
所用的铵盐不能是NH4NO3,所用的碱可以是NaOH
8.(2024·河北衡水中学高一检测)下列关于氨气的说法不正确的是 ( )
氨气的喷泉实验说明氨气极易溶于水
氨气可以用浓硫酸干燥也可用碱石灰干燥
用水吸收氨气可用图1的装置防止倒吸
氨气密度比空气密度小,可用图2收集NH3
9.根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 ( )
X是N2O5
由NH3→N2,从原理上看,NH3可与NO2反应生成N2
工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸
可用NaOH溶液处理多余的NO气体
10.臭氧与氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下发生作用可产生光化学烟雾,其中某些反应过程如图所示。下列说法不正确的是 ( )
烟雾是一种固溶胶,其分散剂是空气
O2和O3互为同素异形体
反应Ⅰ属于氧化还原反应
NO2不是酸性氧化物
11.水体中氨氮含量超标会造成水体富营养化,用次氯酸钠除去氨氮的原理如图所示。下列说法错误的是 ( )
去除过程中,每一步反应都是氧化还原反应
每除去1 mol NH3,转移3 mol电子
该过程需控制温度,温度过高时氨氮去除率会降低
去除过程的总反应方程式为2NH3+3NaClON2+3NaCl+3H2O
12.如图是NH3与灼热的CuO反应及有关生成物的实验探究装置。下列有关判断正确的是(已知:3CuO+2NH33Cu+3H2O+N2) ( )
A中盛有的物质可以是浓氨水与NaOH
装置Ⅱ中的碱石灰起干燥作用,可用浓硫酸代替
装置Ⅳ中的试管可以检验水的生成,并收集冷却的水
E中收集的气体能完成水溶性的喷泉实验
13.(10分)(2023·亳州一中高一月考)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如图装置制备氨气并探究相关性质。
(1)(2分)装置B中,碱石灰作用 ,
无水硫酸铜的作用 。
(2)(4分)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
。
工业上,通过氨的催化氧化等一系列反应最终可以制得硝酸,请写出氨的催化氧化的化学反应方程式
。
(3)(2分)该实验缺少尾气吸收装置。图1中能用来吸收尾气的装置是 (填装置序号)。
(4)(2分)图2装置中,a表示胶头滴管和烧杯中的液体,b表示烧瓶中的气体,不能形成喷泉实验现象的a中液体和b中气体的组合是 。
A.a-NaOH溶液、b-HCl气体
B.a-NaOH溶液、b-CO2气体
C.a-HCl溶液、b-NH3气体
D.a-水、b-CO2
14.(8分)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
(1)(5分)在催化剂作用下,NH3可与NO2发生如下反应:NH3+NO2N2+H2O(未配平)。
①(1分)该反应的还原剂是 。
②(2分)配平化学方程式并用单线桥法表示该反应中电子转移的方向和数目:
。
③(2分)汽车发动机在稀燃和富燃系统条件下交替进行,尾气中的NOx在催化剂上反应脱除。其工作原理如图所示,请写出富燃条件下,NO2被CO还原的反应
。
(2)(3分)水体中含有较多的硝酸盐会污染水质。一种用铁粉处理水体中的硝酸盐的反应为Fe+N+H2O(未配平)。
①配平后的反应中H+前的化学计量数为 。
②由反应可知酸性条件下粒子的氧化性大小: > 。
B级 素养培优练
(15~16题,每题3分)
15.“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,下列关于四个“封管实验”(夹持装置未画出、I2固体易升华)的说法不正确的是 ( )
加热时,①中封管内固体消失
加热时,②中溶液变无色,冷却后又变为红色
加热时,③中溶液变红,冷却后红色褪去,体现SO2的漂白性
加热又冷却的过程中,④属于物理变化,①②③属于化学变化
16.用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2,其部分工艺流程如图,下列说法不正确的是 ( )
吸收时主要反应的化学方程式为NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O
将石灰乳改为澄清石灰水吸收效率将会增大
采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收
若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1,吸收后排放的气体中NO含量升高
17.(14分)研究氮的循环和转化对生产、生活有重要的价值。
Ⅰ.(1)(2分)写出实验室制备氨的化学方程式:
。
Ⅱ.氨是重要的化工原料。某工厂用氨制硝酸和铵盐的流程如图甲所示。
(2)(5分)设备1、3中发生反应的化学方程式分别是 (2分)、
(2分)。
设备2中通入的物质A是 (1分)。
Ⅲ.氨氮废水的处理是当前科学研究的热点问题。氨氮废水中的氮元素多以N和NH3·H2O的形式存在。某工厂处理氨氮废水的流程如图乙所示。
含N的废水低浓度氨氮废水含余氯废水达标
乙
(3)(2分)过程①的目的是将N转化为NH3,并通过鼓入大量空气将氨吹出,写出N转化NH3的离子方程式:
。
(4)(2分)过程②加入NaClO溶液可将氨氮转化为无毒物质,反应后含氮元素、氯元素物质的化学式分别为 、 。
(5)(3分)含余氯废水的主要成分是NaClO以及HClO,X可选用 (1分)(填字母序号)溶液以达到去除余氯的目的。
a.KOH b.Na2SO3
c.KMnO4 d.NaCl
写出其中一个反应的离子方程式:
(2分)。
18.(12分)(2024·东莞市东华高级中学高一检测)NH3是重要的化工原料。
(1)(4分)实验室可用固体+固体加热法制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为 ,该方法制备NH3的反应方程式
。
(2)(5分)某化学课外活动小组设计了如图所示组合装置进行氨气的性质探究实验(部分固定装置略去)。
①(2分)装置A的分液漏斗中盛放浓氨水,则烧瓶中盛放的药品应该是 ;装置B中盛放的试剂是 。
②点燃C处酒精灯,关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后,关闭分液漏斗活塞,稍等片刻,装置C中黑色固体逐渐变红,发生反应的化学方程式:
(2分);
装置E中溶液里出现大量气泡,同时产生 (1分)(现象)。
(3)(3分)①欲制取标准状况下4.48 L NH3,至少需要NH4Cl (2分) g。
②实验室制取氨气,还可采用图中的 (1分)(填“A”或“B”)。
19.(14分)(2024·山东莱州一中高一月考)如图是无机物A~F在一定条件下的转化关系(部分产物及反应条件未标出)。
已知:A为气体,A~F都含有相同的元素。
试回答下列问题。
(1)(2分)写出下列物质的化学式:C 、F 。
(2)(2分)在①②③④中属于氮的固定的是 (填序号)。
(3)(8分)D易溶于水。常温常压下(Vm=28 L·mol-1),将体积为V mL的试管充满D后倒扣在水中。
①最终试管中所得E的物质的量浓度为(不考虑E的扩散) mol·L-1。
②为了消除D的污染,可将它与B在催化剂作用下反应,生成水和一种无污染物质,该反应的化学方程式是 。
③若C、D按物质的量之比1∶1被Na2CO3溶液吸收,只生成一种盐,则该反应的离子方程式是 。
为提高吸收速率与效率,最好选用 装置(填序号)。
(4)(2分)工业上可用①②③由B制取E,为了提高原料的利用率并尽量减轻对环境的污染,C必须循环使用。若消耗1 mol的B制取E,在该过程中至少消耗的O2的物质的量为 。
作业9 含氮化合物的合理使用
1.C [液氨挥发需要吸收大量的热,可以做制冷剂,故A错误;HNO3是强酸,能与氢氧化钾或者氨水反应,制造氮肥,故B错误;常温下N2化学性质稳定,一般不与物质发生反应,可用作保护气,故C正确;NH4Cl受热易分解,但是冷却后又化合,不能用于制氨气,故D错误。]
2.B [将固体放入试管中,加强碱溶液加热后,把湿润的红色石蕊试纸放在试管口,湿润的红色石蕊试纸会变蓝色,证明产生的气体是氨气,则该盐中含有铵根离子,B正确。]
3.D [NO2是红棕色且有刺激性气味的气体,而SO2是无色有刺激性气味的气体,A错误;汽车尾气的主要大气污染物为C与N的氧化物,如NOx和CO等,B错误;氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态,且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料,不能直接吸收空气中的氮氧化物,C错误;工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除,如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理,D正确。]
4.A [NH4Cl受热分解为NH3和HCl,但在管口及导管中二者又会重新化合为NH4Cl,得不到NH3,A错误;B中,CaO与浓氨水混合,CaO与水反应放出大量的热,使氨水温度升高,NH3挥发出来;C中,NH4Cl和Ca(OH)2在试管中发生反应:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑;D中,对浓氨水加热,使NH3·H2O分解并挥发得到NH3,B、C、D正确。]
5.A [铵根离子能和氢氧根离子反应,因此铵态氮肥不宜与碱性物质混合使用,A正确;铵盐中,氮元素化合价不一定都是-3价,如NH4NO3中,N的化合价除了-3价,还有+5价,B错误;向铵盐溶液中加入NaOH浓溶液共热时,会发生反应产生氨气和水,氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则检验N所需的试剂为NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸,C错误;铵盐受热易分解,产物不一定是氨气,例如硝酸铵在某条件下分解不生成氨气,NH4NO3N2O↑+2H2O,D错误。]
6.B [NH4Cl受热分解为NH3和HCl,二者遇冷又会化合生成NH4Cl,A错误;浓氨水和浓硝酸都具有挥发性,挥发出的NH3和HNO3反应生成NH4NO3固体而产生白烟,B正确;NH3·H2O与AlCl3溶液反应产生白色沉淀,C错误;碘易升华,NH4Cl受热易分解,不能用升华法除NH4Cl,D错误。]
7.A [实验室制取氧气,可以用加热氯酸钾或高锰酸钾的方法,要使用加热固体反应物的装置,实验室制取NH3是NH4Cl晶体与Ca(OH)2固体反应,需要加热,二者气体制取实验装置相同,A项正确;NH3是碱性气体,可以用碱石灰干燥,但无水氯化钙可与NH3反应,不能用于干燥NH3,B项错误;用单孔橡皮塞代替棉花,导致试管内密封,无法收集NH3,C项错误;NH4NO3属于硝酸盐,不稳定受热易分解产生氮氧化物,使制取的气体不纯,NaOH是强碱,可与玻璃中的SiO2反应,腐蚀实验装置,D项错误。]
8.B [氨气与浓硫酸反应生成硫酸铵,所以不能用浓硫酸干燥氨气,B错误;氨气在水中的溶解度大,而在四氯化碳中的溶解度小,四氯化碳的密度比水大,所以氨气通入下层,可以防止倒吸,C正确;氨气的密度比空气的密度小,采用向下排空气法收集,即短管进,长管出,D正确。]
9.D [由图中氮元素及其化合物的转化关系可知,X为氮显+5价时对应的氮的氧化物N2O5,A正确。NH3可与NO2反应生成氮气:8NH3+6NO27N2+12H2O,B正确。氨气催化氧化生成一氧化氮和水,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮溶于水生成硝酸,工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸,C正确。NO不溶于水,也不与NaOH溶液反应,D错误。]
10.A [烟雾是一种气溶胶,其分散剂是空气,A项错误;同种元素组成的不同单质互为同素异形体,O2和O3互为同素异形体,B项正确;NO与O3反应生成NO2,反应Ⅰ中存在元素化合价的变化,属于氧化还原反应,C项正确;与水反应只生成对应含氧酸的氧化物属于酸性氧化物,NO2与H2O反应生成HNO3和NO,故NO2不是酸性氧化物,D项正确。]
11.A [转化关系图中NaClO和水反应生成次氯酸和氢氧化钠的反应以及盐酸和氢氧化钠的反应中,属于化合价没有发生变化的反应,不是氧化还原反应,故A错误;氮元素化合价从-3价升高到0价,失去3个电子,每除去1 mol NH3,转移3 mol电子,故B正确;NH3易挥发,温度较高时溶解度减小,氨氮去除率会降低,故C正确;根据箭头方向可知,NH3、NaClO是反应物,氯化钠、氮气和水是生成物,根据质量守恒和电子转移守恒写出化学方程式为2NH3+3NaClON2+3NaCl+3H2O,故D正确。]
12.C [倾斜向下的试管只能盛装固体,故A中应盛放铵盐和强碱的混合物作为制备氨气的反应物,A项错误;浓硫酸不能干燥NH3,B项错误;无水硫酸铜固体遇水变为蓝色,C项正确;E中收集的气体是N2,难溶于水,不能做水溶性的喷泉实验,D项错误。]
13.(1)干燥氨气 检验是否生成水
(2)3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O 4NH3+5O24NO+6H2O
(3)Ⅱ、Ⅲ (4)D
解析 (1)浓氨水在碱石灰或生石灰的作用下挥发生成氨气,生成的氨气中含有水分,若直接通入C中,会导致C中石英管破裂,因此选用碱石灰进行干燥,无水硫酸铜的作用检验是否生成水;(2)实验中观察到C中CuO粉末变红证明生成铜,D中无水硫酸铜变蓝说明生成水,并收集到一种单质气体,依据氧化还原反应分析,氧化铜氧化氨气为氮气,氧化铜被氨气还原为铜,反应的化学方程式为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O;氨气与氧气反应生成NO、H2O,其反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O;(3)氨气极易溶于水,尾气吸收需要防止倒吸,图1中能用来吸收尾气的装置是Ⅱ、Ⅲ;(4)在烧瓶中充满干燥气体,而胶头滴管及烧杯中分别盛有液体,若形成喷泉,则气体极易溶于液体或气体极易与液体反应,HCl极易溶于水,而且与氢氧化钠溶液能反应,则可形成喷泉,故A不选;二氧化碳极易与NaOH反应,产生压强差,形成喷泉,故B不选;氨气极易溶于水,而且与HCl溶液能反应,可形成喷泉,故C不选;二氧化碳在水中的溶解度较小,不能形成喷泉,故D选。
14.(1)①NH3 ②
③2NO2+4CON2+4CO2
(2)①10 ②N Fe2+
解析 (1)①在反应NH3+NO2N2+H2O中,N元素化合价由反应前NH3中的-3价变为反应后N2中的0价,化合价升高,失去电子,所以NH3作还原剂。②在反应NH3+NO2N2+H2O中,3失去3e-;2得到4e-,则反应方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O,其中NH3作还原剂,NO2作氧化剂,用单线桥法表示电子转移为。③根据图示可知,在富燃条件下,NO2被CO还原为N2,CO被氧化为CO2,该反应的化学方程式为2NO2+4CON2+4CO2。(2)①在反应Fe+N+2++H2O中,Fe元素化合价升高2价,N元素化合价降低8价,则配平后的该反应方程式为4Fe+N+2+22++3H2O中,N为氧化剂,Fe2+为氧化产物,由于氧化性:氧化剂>氧化产物,说明在酸性条件下,物质的氧化性为N>Fe2+。
15.A [氯化铵不稳定,加热分解生成氨气和氯化氢,温度稍低时又生成氯化铵,则封管内固体不消失,A项错误;加热时氨气逸出,溶液的颜色为无色,冷却后氨气溶解,溶液变为红色,B项正确;加热后二氧化硫逸出,溶液呈红色,冷却后二氧化硫又将品红溶液漂白,C项正确;氯化铵分解生成氨气和氯化氢,有新物质生成,为化学变化,D项正确。]
16.B [NO和NO2可以与碱性溶液发生归中反应生成亚硝酸盐,即NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O,故A正确;澄清石灰水中Ca(OH)2的含量很小,不利于吸收NO和NO2,故B错误;采用气液逆流有利于尾气中NO、NO2与石灰乳的充分接触,从而提高吸收效率,故C正确;若尾气中n(NO2)∶n(NO)<1∶1,与碱液反应时NO过量,且NO微溶于水,也不与碱反应,吸收后排放的气体中NO含量升高,故D正确。]
17.(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)4NH3+5O24NO+6H2O HNO3+NH3NH4NO3 O2(或空气)
(3)N+OH-NH3↑+H2O (4)N2 NaCl
(5)b S+Cl-(或S+Cl-+H+)
解析 Ⅰ.(1)实验室用NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物共热制备氨,其反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。Ⅱ.(2)设备1中是NH3和O2发生反应,化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O;设备3中是HNO3和NH3发生反应,化学方程式是HNO3+NH3NH4NO3。设备2中发生的反应为4NO+3O2+2H2O4HNO3,所以通入的物质A是O2或空气。
Ⅲ.(3)过程①的目的是将N转化为NH3,并通过鼓入大量空气将氨吹出,使N转化为NH3,反应的离子方程式为N+OH-NH3↑+H2O。(4)过程②加入NaClO溶液可将氨氮转化为无毒物质,反应的化学方程式为3NaClO+2NH33NaCl+N2↑+3H2O,所以产物中含氮元素、氯元素物质的化学式为N2、NaCl。(5)含余氯废水的主要成分是NaClO和HClO,二者均为氧化性物质,要除去它们需加入还原性物质Na2SO3,反应的离子方程式分别为S--+Cl-+H+。
18.(1)ACG 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)①生石灰(CaO)或NaOH固体 碱石灰
②2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O 白色沉淀
(3)①10.7 ②A
解析 (1)实验室用固体+固体加热法制备NH3的反应为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,加热时试管口略微向下倾斜,所以发生装置为A;因为氨气密度小于空气,且极易溶于水,所以选择向下排空气法收集,所以选择装置C收集氨气;氨气极易溶于水,处理尾气时要防止其倒吸,所以尾气处理装置选择G,综上所述,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为ACG;(2)制备氨气时,不加热的情况下用浓氨水与生石灰反应,利用生石灰溶于水放出的热量使氨水分解产生氨气,氨气为碱性气体,只能选择碱性干燥剂,如碱石灰;②氨气具有还原性,在加热条件下,氨气能将CuO还原为Cu,其反应为2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O;装置E中为溶有足量二氧化硫的氯化钡溶液,通入氨气后,发生反应2NH3+SO2+BaCl2+H2OBaSO3↓+2NH4Cl,所以装置E中溶液里出现大量气泡,同时产生白色沉淀;(3)①欲制取标准状况下4.48 L NH3,其物质的量为=0.2 mol,根据原子守恒,需要NH4Cl的物质的量为0.2 mol,其质量为0.2 mol×53.5 g·mol-1=10.7 g; ②实验室制备氨气可用固固加热法,即氯化铵与熟石灰反应;也可以采用浓氨水与生石灰反应,不能用加热分解氯化铵的方法制取氨气,因为氯化铵分解产生的HCl和氨气在遇冷时又重新反应生成氯化铵固体,易造成堵塞,故实验室制取氨气,还可采用图中的A装置。
19.(1)NO NH4NO3 (2)④
(3)① ②8NH3+6NO27N2+12H2O
③NO+NO2+C+CO2 B (4)2 mol
解析 已知:A为气体,A~F都含有相同的元素,A能和氧气、氢气反应,B和氧气生成C,推测A为氮气、B为氨气、C为一氧化氮,一氧化氮和氧气生成二氧化氮,二氧化氮和水生成硝酸,硝酸和氨气生成氯化铵,故D为二氧化氮、E为硝酸、F为硝酸铵;(1)C、F分别为NO、NH4NO3;(2)游离态氮转化为氮的化合物为氮的固定,①②③④中属于氮的固定的是④;(3)①二氧化氮易溶于水和水反应生成硝酸:3NO2+H2O2HNO3+NO,常温常压下(Vm=28 L·mol-1),将体积为V mL的试管充满二氧化氮后倒扣在水中,最终试管中会剩余三分之一的NO,液体进入试管的三分之二,所得硝酸的物质的量浓度为(不考虑氨气的扩散) mol·L-1;②氨气和二氧化氮在催化剂作用下反应,生成水和一种无污染物质,根据质量守恒可知,该物质为氮气,该反应的化学方程式是8NH3+6NO27N2+12H2O;③NO、NO2中氮的化合价分别为+2、+4,若NO、NO2按物质的量之比1∶1被Na2CO3溶液吸收,只生成一种盐,则结合化合价变化可知,生成盐为NaNO2,碳酸根离子转化为二氧化碳气体,反应为NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2,离子方程式为NO+NO2+C+CO2。为提高吸收速率与效率,最好选用B,装置中球泡可以增加接触面积加快吸收速率;(4)工业上可用①②③由氨气制取硝酸,反应中NO必须循环使用,则可以认为氮元素完全转化为了硝酸,氮化合价由-3价最终变为+5价,结合电子守恒可知NH3~8e-~2O2,若消耗1 mol的氨气制取硝酸,在该过程中至少消耗的O2的物质的量为2 mol。
