第17讲 氮及其化合物
学习目标
1. 了解氮气的稳定性、主要用途。
2. 了解氮氧化物的来源、性质和危害；了解氮循环对生态平衡的重要作用。3. 了解氨气与水、酸的反应，了解氨水的成分以及氨水的不稳定性。
4. 了解铵盐易溶于水、受热易分解、与碱反应等性质；知道铵盐的性质与NH的检验方法。
5. 了解硝酸的强氧化性，硝酸分别与Cu、C的反应，常温下铁、铝在浓硝酸中的钝化现象。
6. 认识工业上生产硝酸的反应原理。
活动方案
从价类二维图中体会氮及其化合物的转化
下图为氮及其化合物之间的转化关系的价类二维图。
1. 写出并记住上述你所不熟悉的那些反应的化学方程式(是离子反应的写出离子方程式)。
2. 在处理含氮氧化物尾气时，常利用NH3还原NO，并通入一定量O2，生成N2和H2O。若温度较高时，NO的去除率有明显的下降，原因是NH3发生了副反应，写出该副反应的化学方程式。
探究氮气的性质及用途
氮气性质稳定，常用作保护气。将游离态的氮转变为化合态氮的过程叫作氮的固定。下列是自然界或生产生活中存在的一些氮元素的转化：
1. 写出氮气分子的电子式、结构式，从键能的角度解释N2性质的稳定性。
2. 上述转化中属于氮的固定的反应有哪些？
3. 下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？若涉及氮气的有关化学反应，写出对应的化学方程式。
(1) 文物馆将贵重文物保存在氮气中。
(2) 雷电是自然界重要的固氮方式。
(3) 医疗上，液氮是常见的冷冻剂。
4. 利用上述氮的转化解释“雷雨发庄稼”的化学原理。
探究氨、铵盐和氮氧化物的性质和转化
氨气易液化，极易溶于水，水溶液显弱碱性。氨具有还原性，可用NH3在汽车排气管中催化剂作用下将NOx(NO、NO2等)还原为N2。工业上氨气的重要用途是制备硝酸、铵盐和氮肥。
1. 写出氨的电子式和结构式，说说氨的哪些物理性质与氢键有关？实验证明氨气的相对分子质量测定值比按NH3化学式计算出的相对分子质量大一些。解释出现这种异常的原因。
2. 写出氨气处理汽车尾气中NO的化学方程式。
3. 探究氨的制法。
(1) 工业上合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3 (g) ΔH＝－92.4 kJ/mol，说说工业制备氨气时常选择温度为500 ℃左右，压强为20～50 MPa的理由。
(2) 实验室制备氨气并验证氨气极易溶于水。
实验室常用以下三种方法制取氨气：
①请写出上述反应的化学方程式。
②收集氨气使用的方法是什么？如何检验氨气是否已经集满？干燥氨气选用的干燥剂是什么？
③通过氨气喷泉实验证明氨气极易溶于水，装置如下图所示(夹持装置均已略去)。
图1 图2
用图1装置进行喷泉实验，如何引发“喷泉”？该实验的原理是什么？如果只使用图2所示装置，请说明引发“喷泉”的方法。
4. 探究铵盐的性质与用途。
(1) 说说铵盐的重要物理性质，有哪些特殊性？
(2) 写出铵盐下列用途的化学方程式(溶液中的反应写离子方程式)。
①实验室用氯化铵与熟石灰反应制取氨气。
②检验某溶液中是否含有铵根离子。
③医疗上用氯化铵作尿液酸化剂。
④ 氯化铵浓溶液浸过的幕布可以防火。
⑤ 硝酸铵用作炸药，分解产物均为空气的成分。
5. (1) 城市空气中的NOx(NO、NO2等)的主要来源是什么？它们的主要性质有哪些？可能会造成哪些环境问题？
(2) 工业上常用NaOH溶液处理废气中的NO2和NO。NO不与NaOH溶液反应。
①用NaOH溶液吸收NO2时，生成两种盐，一种为NaNO2，写出该反应的离子方程式。
②当废气中n(NO2)∶n(NO)＝1，可用NaOH溶液完全吸收。写出该反应的离子方程式。若n(NO2)∶n(NO)＜1，该如何操作才能使氮氧化物被完全吸收。
6. NO、NO2产生酸雨的过程可表示为NONO2HNO3。
(1) 写出该循环中两个反应的化学方程式。
(2) 分别写出NO和NO2与O2、H2O反应恰好完全转化为HNO3的化学方程式。
硝酸的化学性质
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，具有强氧化性。盛放浓硝酸常用棕色试剂瓶。工业上常采用氨氧化法制硝酸，主要工艺流程如下图所示。
吸收塔排放的尾气中含有少量的NO、NO2等氮氧化物。工业以石灰乳为试剂，采用气—液逆流接触法(尾气从处理设备的底部进入，石灰乳从设备顶部喷淋)处理尾气。
1. 工业上氨气制备硝酸的装置如图所示，写出有关反应的化学方程式。
(1) 气体A的成分仍为氨气和空气，气体A与进入热交换器前的区别是什么？写出气体A在转化器中发生反应的化学方程式(即氨的催化氧化)。
(2) 写出以石灰乳处理尾气时的化学方程式(生成两种含氮钙盐)。采用“气—液逆流接触法”处理尾气的目的是什么？
2. 硝酸参与的反应。
(1) 下列有关硝酸的描述，体现了硝酸的何种化学性质？写出对应反应的化学方程式。
①浓硝酸保存在棕色瓶中。
②用铝槽车运输98%的浓硝酸。
③大理石与硝酸反应制备硝酸钙。
④氧化铁与硝酸作用制得硝酸铁。
⑤将银溶于稀硝酸中，减压蒸发生产硝酸银。
⑥红热的炭与浓硝酸反应。
⑦将二氧化硫通入稀硝酸中。
(2) 将石蕊试液滴加到浓硝酸中，先变红后褪色。体现了硝酸的什么性质？
(3) 写出硝酸与苯、甲苯反应的化学方程式。
名卷优选
1 [2023江苏卷]氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是( )
A. 实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物：
HNO3(稀)NONO2
B. 工业制硝酸过程中的物质转化：N2NOHNO3
C. 汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：2NO＋2CON2＋2CO2
D. 实验室制备少量NH3的原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
2 某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：
下列说法不正确的是( )
A. 固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3
B. X可以是空气，且需过量
C. 捕获剂所捕获的气体主要是CO
D. 处理含NH废水时，发生反应的离子方程式为NH＋NO===N2↑＋2H2O
3 [2024淮安一调]下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是( )
A. 制取NO2 B. 净化NO2 C. 收集NO2 D. 尾气处理
4 [2024无锡期末]氨的合成和氨氮治理对人类生存和发展具有重要意义。
(1) 氨的合成。
①已知：N2(g)===2N(g) ΔH1＝＋946 kJ/mol；
H2(g)===2H(g) ΔH2＝＋436 kJ/mol；
3H(g)＋N(g)===NH3(g) ΔH3＝－1 172.4 kJ/mol；
则N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝____________。
②绿色合成氨工艺如下图。储存在液氨中的化学能来源有____________(填初始能源形式)。
③化学链合成氨可实现物质循环。方法如图甲所示。已知反应Ⅱ的方程式为MeNx＋H2===MeNx－1＋NH3，则反应Ⅰ的化学方程式为______________________
______________________________________________________________________。
甲 乙
④以稀有金属为催化剂(镧、钌和锆)合成氨的机理如图乙所示。由N2和H2合成1 mol氨气，转移电子的物质的量为________。
(2) 氨的利用。
①工业用氨制硝酸。氨气经高温催化氧化后需要将所得气体经过热交换器处理，在热交换时发生的化学反应能够自发进行的原因是_______________________
______________________________________________________________________。
②用氨水和NaClO溶液制备还原剂N2H4·H2O的反应为NaClO＋2NH3·H2O
===N2H4·H2O＋NaCl＋2H2O。反应时正确的溶液滴加方式为__________________
______________________________________________________________________。
③湿法芒硝(Na2SO4)制碱工艺采用NH3、CO2和芒硝为原料制备重碱(NaHCO3)，重碱经过煅烧得到纯碱。得到重碱的化学方程式为_________________
____________________________。
(3) 氨氮治理。氯/铁介导电化学处理氨氮废水的机理如图丙所示。
丙
①阳极生成活性氯(能降解氨氮的含氯分子)的电极反应式为______________
_______________________________________。
②Fe2+和次氯酸反应的离子方程式为__________________________________
______________________________________________________________________。
③反应过程中补充FeSO4，溶液中几种离子浓度变化如图丁所示。Fe3+浓度增大的原因是__________________________________________________________
______________________________________________________________________。
丁
5 [2019江苏卷]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的化学方程式为________
______________________________________________________________________。
(2) NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应如下：
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. 提高通入尾气的速率
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，离子方程式为____
_______________________________________________。
②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是__________________
______________________________________________________________________。
第17讲 氮及其化合物
【活动方案】
活动一：
1 略
2 4NH3＋5O24NO＋6H2O
活动二：
1 ∶N N∶ N≡N 氮氮三键的键能特别大，断裂化学键需消耗很多能量，反应较难发生。
2 反应①③
3 (1) 氮气的稳定性 (2) N2＋O22NO (3) 氮气的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量
4 雷雨天气，空气中发生反应N2＋O22NO，NO与O2反应生成NO2，NO2与雨水反应生成HNO3并随雨水降落到地面，HNO3与土壤中的难溶矿物盐反应生成易被庄稼吸收的硝酸盐，充当氮肥，促进庄稼生长。
活动三：
1 氨极易溶于水、沸点高(易液化)与氢键有关。 氨气中存在一些氨分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子，使测定值高于计算值。
2 4NH3＋6NO5N2＋6H2O
3 (1) 该反应是放热反应，升高温度不利于反应正向进行，但升高温度可以提高反应速率，同时该温度下催化剂的活性较高，故选择500 ℃左右。增大压强不仅提高反应速率，还促进了反应正向进行，但压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，可能降低综合经济效益，故选择20～50 MPa。 (2) ①2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O NH3·H2O(浓)＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 NH3·H2ONH3↑＋H2O ②向下排空气法。用湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，若试纸变蓝，则表明NH3已集满。碱石灰。 ③挤出胶头滴管中的水，打开止水夹。氨气极易溶于水，致使烧瓶内压强迅速减小。 打开夹子，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，使瓶内氨气膨胀，由导管向下与烧杯中的水接触。
4 (1) 铵盐均易溶于水，且溶解过程多为吸热过程。
(2) ①2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O
②NH＋OH－NH3↑＋H2O ③NH＋H2O NH3·H2O＋H＋ ④NH4ClNH3↑＋HCl↑ ⑤2NH4NO32N2↑＋O2↑＋4H2O
5 (1) 城市空气中的NO、NO2主要来自汽车尾气。NO是无色气体、不溶于水；NO2是红棕色气体、有刺激性气味，它们均有毒性。氮氧化物含量过高会导致酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题。
(2) ①2NO2＋2OH－===NO＋NO＋H2O
②NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O 适当补充O2
6 (1) ①2NO＋O2===2NO2 ②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2) 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
活动四：
1 (1) 气体A进入热交换器后温度升高，有利于反应进行。
4NH3＋5O24NO＋6H2O (2) 4NO2＋2Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋2H2O 有利于气体被液体充分吸收。
2 (1) ①不稳定性：4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O
②强氧化性：浓硝酸能使铝、铁等金属钝化 ③酸性：CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋H2O＋CO2↑ ④酸性：Fe2O3＋6HNO3===2Fe(NO3)3＋3H2O ⑤强氧化性、酸性：3Ag＋4HNO3(稀)===NO↑＋3AgNO3＋2H2O ⑥强氧化性：C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O ⑦强氧化性：3SO2＋2HNO3(稀)＋2H2O===3H2SO4＋2NO↑
(2) 酸性、强氧化性。 (3) ＋HNO3＋H2O
＋3HNO3＋3H2O
【名卷优选】
1 B NO不溶于水，也不能与水反应生成HNO3，B错误。
2 B
3 B NO2能与水反应生成HNO3和NO，用水洗气不能达到净化NO2的目的，B符合题意。
4 (1) ①－90.8 kJ/mol ②太阳能、风能等 ③2MeNx－1＋N2===2MeNx ④3 mol (2) ①反应2NO＋O2===2NO2为放热反应 ②将适量的NaClO溶液缓慢滴入氨水中，边加边搅拌 ③Na2SO4＋2NH3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3↓＋(NH4)2SO4 (3) ①Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋
②Fe2+＋HClO===FeO2+＋H＋＋Cl－ ③补充FeSO4后，Fe2+与FeO2+反应生成Fe3+(不能回答Fe2+被HClO、Cl2等氧化)
解析：(1) ①依次编号3个反应为ⅰ、ⅱ、ⅲ，由盖斯定律知，ⅰ＋ⅱ×3＋ⅲ×2可得目标热化学方程式，故ΔH＝[946＋436×3＋(－1 172.4)×2]kJ/mol＝－90.8 kJ/mol。④在该过程中，N元素由0价降为－3价，故每生成1 mol NH3时转移3 mol电子。(2) ①NH3催化氧化后得到NO，在经过热交换器时，发生反应：2NO＋O2===2NO2，该反应的ΔS＜0，若反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，故该反应的ΔH＜0。②NaClO具有强氧化性，能氧化N2H4·H2O，制备N2H4·H2O时，应将适量的NaClO溶液缓慢滴入氨水中，边加边搅拌。③制备重碱(NaHCO3)的同时得到(NH4)2SO4，与侯氏制碱法原理相似，化学方程式见答案。(3) ③由图丙机理可知，HClO、Cl2均不能直接将Fe2+氧化为Fe3+，反应过程中补充FeSO4，故图丁中Fe3+浓度增大的原因是Fe2+与FeO2+反应生成Fe3+。
5 (1) 2NH3＋2O2N2O＋3H2O (2) ①BC ②NaNO3 NO (3) ①3HClO＋2NO＋H2O===3Cl－＋2NO＋5H＋ ②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强(共42张PPT)
模块二
无机物的转化与应用
主题5 非金属及其化合物
第17讲 氮及其化合物
内容索引
学习目标
活动方案
名卷优选
学 习 目 标
活 动 方 案
下图为氮及其化合物之间的转化关系的价类二维图。
活动一 从价类二维图中体会氮及其化合物的转化
1. 写出并记住上述你所不熟悉的那些反应的化学方程式(是离子反应的写出离子方程式)。
【答案】 略
2. 在处理含氮氧化物尾气时，常利用NH3还原NO，并通入一定量O2，生成N2和H2O。若温度较高时，NO的去除率有明显的下降，原因是NH3发生了副反应，写出该副反应的化学方程式。
氮气性质稳定，常用作保护气。将游离态的氮转变为化合态氮的过程叫作氮的固定。下列是自然界或生产生活中存在的一些氮元素的转化：
活动二 探究氮气的性质及用途
1. 写出氮气分子的电子式、结构式，从键能的角度解释N2性质的稳定性。
2. 上述转化中属于氮的固定的反应有哪些？
【答案】 反应①③
3. 下列氮气的用途叙述中，分别应用了氮气的什么性质？若涉及氮气的有关化学反应，写出对应的化学方程式。
(1) 文物馆将贵重文物保存在氮气中。
【答案】 氮气的稳定性
(2) 雷电是自然界重要的固氮方式。
(3) 医疗上，液氮是常见的冷冻剂。
【答案】 氮气的沸点低，液氮易汽化，且汽化吸收热量
4. 利用上述氮的转化解释“雷雨发庄稼”的化学原理。
【答案】 氨极易溶于水、沸点高(易液化)与氢键有关。 氨气中存在一些氨分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子，使测定值高于计算值。
氨气易液化，极易溶于水，水溶液显弱碱性。氨具有还原性，可用NH3在汽车排气管中催化剂作用下将NOx(NO、NO2等)还原为N2。工业上氨气的重要用途是制备硝酸、铵盐和氮肥。
1. 写出氨的电子式和结构式，说说氨的哪些物理性质与氢键有关？实验证明氨气的相对分子质量测定值比按NH3化学式计算出的相对分子质量大一些。解释出现这种异常的原因。
活动三 探究氨、铵盐和氮氧化物的性质和转化
2. 写出氨气处理汽车尾气中NO的化学方程式。
【答案】 该反应是放热反应，升高温度不利于反应正向进行，但升高温度可以提高反应速率，同时该温度下催化剂的活性较高，故选择500 ℃左右。增大压强不仅提高反应速率，还促进了反应正向进行，但压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，可能降低综合经济效益，故选择20～50 MPa。
(2) 实验室制备氨气并验证氨气极易溶于水。
实验室常用以下三种方法制取氨气：
①请写出上述反应的化学方程式。
②收集氨气使用的方法是什么？如何检验氨气是否已经集满？干燥氨气选用的干燥剂是什么？
【答案】 向下排空气法。用湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口，若试纸变蓝，则表明NH3已集满。碱石灰。
③通过氨气喷泉实验证明氨气极易溶于水，装置如下图所示(夹持装置均已略去)。
图1
图2
用图1装置进行喷泉实验，如何引发“喷泉”？该实验的原理是什么？如果只使用图2所示装置，请说明引发“喷泉”的方法。
【答案】 挤出胶头滴管中的水，打开止水夹。氨气极易溶于水，致使烧瓶内压强迅速减小。 打开夹子，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，使瓶内氨气膨胀，由导管向下与烧杯中的水接触。
4. 探究铵盐的性质与用途。
(1) 说说铵盐的重要物理性质，有哪些特殊性？
【答案】 铵盐均易溶于水，且溶解过程多为吸热过程。
(2) 写出铵盐下列用途的化学方程式(溶液中的反应写离子方程式)。
①实验室用氯化铵与熟石灰反应制取氨气。
②检验某溶液中是否含有铵根离子。
③医疗上用氯化铵作尿液酸化剂。
④氯化铵浓溶液浸过的幕布可以防火。
⑤硝酸铵用作炸药，分解产物均为空气的成分。
5. (1) 城市空气中的NOx(NO、NO2等)的主要来源是什么？它们的主要性质有哪些？可能会造成哪些环境问题？
【答案】 城市空气中的NO、NO2主要来自汽车尾气。NO是无色气体、不溶于水；NO2是红棕色气体、有刺激性气味，它们均有毒性。氮氧化物含量过高会导致酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题。
(2) 工业上常用NaOH溶液处理废气中的NO2和NO。NO不与NaOH溶液反应。
①用NaOH溶液吸收NO2时，生成两种盐，一种为NaNO2，写出该反应的离子方程式。
②当废气中n(NO2)∶n(NO)＝1，可用NaOH溶液完全吸收。写出该反应的离子方程式。若n(NO2)∶n(NO)＜1，该如何操作才能使氮氧化物被完全吸收。
(1) 写出该循环中两个反应的化学方程式。
【答案】 ①2NO＋O2===2NO2
②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(2) 分别写出NO和NO2与O2、H2O反应恰好完全转化为HNO3的化学方程式。
【答案】 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3
硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，具有强氧化性。盛放浓硝酸常用棕色试剂瓶。工业上常采用氨氧化法制硝酸，主要工艺流程如下图所示。
活动四 硝酸的化学性质
吸收塔排放的尾气中含有少量的NO、NO2等氮氧化物。工业以石灰乳为试剂，采用气—液逆流接触法(尾气从处理设备的底部进入，石灰乳从设备顶部喷淋)处理尾气。
1. 工业上氨气制备硝酸的装置如图所示，写出有关反应的化学方程式。
(1) 气体A的成分仍为氨气和空气，气体A与进入热交换器前的区别是什么？写出气体A在转化器中发生反应的化学方程式(即氨的催化氧化)。
【答案】 气体A进入热交换器后温度升高，有利于反应进行。
(2) 写出以石灰乳处理尾气时的化学方程式(生成两种含氮钙盐)。采用“气—液逆流接触法”处理尾气的目的是什么？
【答案】 4NO2＋2Ca(OH)2===Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋2H2O 有利于气体被液体充分吸收。
2. 硝酸参与的反应。
(1) 下列有关硝酸的描述，体现了硝酸的何种化学性质？写出对应反应的化学方程式。
①浓硝酸保存在棕色瓶中。
②用铝槽车运输98%的浓硝酸。
【答案】 强氧化性：浓硝酸能使铝、铁等金属钝化
③大理石与硝酸反应制备硝酸钙。
【答案】 酸性：CaCO3＋2HNO3===Ca(NO3)2＋H2O＋CO2↑
④氧化铁与硝酸作用制得硝酸铁。
【答案】 酸性：Fe2O3＋6HNO3===2Fe(NO3)3＋3H2O
⑤将银溶于稀硝酸中，减压蒸发生产硝酸银。
【答案】 强氧化性、酸性：3Ag＋4HNO3(稀)===NO↑＋3AgNO3＋2H2O
⑥红热的炭与浓硝酸反应。
⑦将二氧化硫通入稀硝酸中。
【答案】 强氧化性：3SO2＋2HNO3(稀)＋2H2O===3H2SO4＋2NO↑
(2) 将石蕊试液滴加到浓硝酸中，先变红后褪色。体现了硝酸的什么性质？
【答案】 酸性、强氧化性。
(3) 写出硝酸与苯、甲苯反应的化学方程式。
名 卷 优 选
2
4
5
1
3
1 [2023江苏卷]氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是( )
B
【解析】 NO不溶于水，也不能与水反应生成HNO3，B错误。
2
4
5
1
3
2 某工厂拟综合处理含NH废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：
下列说法不正确的是( )
A. 固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3
B. X可以是空气，且需过量
C. 捕获剂所捕获的气体主要是CO
B
2
4
5
3
3 [2024淮安一调]下列关于NO2的制取、净化、收集及尾气处理的装置和原理不能达到实验目的的是( )
1
A. 制取NO2
B. 净化NO2
C. 收集NO2
D. 尾气处理
B
2
4
5
3
1
【解析】 NO2能与水反应生成HNO3和NO，用水洗气不能达到净化NO2的目的，B符合题意。
2
4
5
3
4 [2024无锡期末]氨的合成和氨氮治理对人类生存和发展具有重要意义。
(1) 氨的合成。
①已知：N2(g)===2N(g) ΔH1＝＋946 kJ/mol；
H2(g)===2H(g) ΔH2＝＋436 kJ/mol；
3H(g)＋N(g)===NH3(g) ΔH3＝－1 172.4 kJ/mol；
则N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝__________________。
1
②绿色合成氨工艺如下图。储存在液氨中的化学能来源有_________ _________ (填初始能源形式)。
－90.8 kJ/mol
太阳能、
风能等
2
4
5
3
1
甲
乙
④以稀有金属为催化剂(镧、钌和锆)合成氨的机理如图乙所示。由N2和H2合成1 mol氨气，转移电子的物质的量为_____________。
2MeNx－1＋N2===2MeNx
3 mol
2
4
5
3
(2) 氨的利用。
①工业用氨制硝酸。氨气经高温催化氧化后需要将所得气体经过热交换器处理，在热交换时发生的化学反应能够自发进行的原因是_______ _________________________________。
②用氨水和NaClO溶液制备还原剂N2H4·H2O的反应为NaClO＋2NH3·H2O===N2H4·H2O＋NaCl＋2H2O。反应时正确的溶液滴加方式为________________________________________________。
③湿法芒硝(Na2SO4)制碱工艺采用NH3、CO2和芒硝为原料制备重碱(NaHCO3)，重碱经过煅烧得到纯碱。得到重碱的化学方程式为_____________________________________________________________。
1
反应
2NO＋O2===2NO2为放热反应
将适量的NaClO溶液缓慢滴入氨水中，边加边搅拌
Na2SO4＋2NH3＋2CO2＋2H2O===2NaHCO3↓＋(NH4)2SO4
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4
5
3
(3) 氨氮治理。氯/铁介导电化学处理氨氮废水的机理如图丙所示。
1
丙
①阳极生成活性氯(能降解氨氮的含氯分子)的电极反应式为________________________________。
②Fe2＋和次氯酸反应的离子方程式为__________________________ __________。
Cl－－2e－＋H2O===HClO＋H＋
Fe2＋＋HClO===FeO2＋＋H＋
＋Cl－
2
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5
3
③反应过程中补充FeSO4，溶液中几种离子浓度变化如图丁所示。Fe3＋浓度增大的原因是___________________________________________ _____________________________________。
1
丁
补充FeSO4后，Fe2＋与FeO2＋反应生成Fe3＋(不能回答Fe2＋被HClO、Cl2等氧化)
2
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5
3
1
【解析】 (1) ①依次编号3个反应为ⅰ、ⅱ、ⅲ，由盖斯定律知，ⅰ＋ⅱ×3＋ⅲ×2可得目标热化学方程式，故ΔH＝[946＋436×3＋ (－1 172.4)×2]kJ/mol＝－90.8 kJ/mol。④在该过程中，N元素由0价降为－3价，故每生成1 mol NH3时转移3 mol电子。(2) ①NH3催化氧化后得到NO，在经过热交换器时，发生反应：2NO＋O2===2NO2，该反应的ΔS＜0，若反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，故该反应的ΔH＜0。②NaClO具有强氧化性，能氧化N2H4·H2O，制备N2H4·H2O时，应将适量的NaClO溶液缓慢滴入氨水中，边加边搅拌。③制备重碱(NaHCO3)的同时得到(NH4)2SO4，与侯氏制碱法原理相似，化学方程式见答案。(3) ③由图丙机理可知，HClO、Cl2均不能直接将Fe2＋氧化为Fe3＋，反应过程中补充FeSO4，故图丁中Fe3＋浓度增大的原因是Fe2＋与FeO2＋反应生成Fe3＋。
2
4
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3
5 [2019江苏卷]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
程式为_____________________________________。
(2) NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应如下：
1
2
4
5
3
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有________(填字母)。
A. 提高通入尾气的速率
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)。
1
BC
NaNO3
NO
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5
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1
②NaClO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
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