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第20讲
含氮化合物的转化及应用
1.能从物质类别、氮的化合价变化角度理解氮及其化合物的转化关系。
2.能从含氮物质的性质和转化的视角解释生产、生活中的相关现象。
3.了解氮元素的重要化合物对环境质量的影响。
01
考点一 氮及其化合物间的转化
02
考点二 硫的氧化物、氮氧化物的污
染及防治
03
经典真题·明考向
04
作业手册
答案速查【听】
答案速查【作】
考点一
氮及其化合物间的转化
1.自然界中氮的循环
2.氮元素的“价—类”二维图
氮元素有多种可变化合价，物质的种类较多，在复习时要从物质类别
和价态变化角度理解这些物质之间的转化关系。
（1）横向转化为物质类别变化，是非氧化还原反应。
（2）纵向转化为化合价变化，是氧化还原反应。
写出图中相关反应的化学方程式：
①_ ________________________;
②_ ___________________;
③_ ___________________________;
⑤___________________________;
⑥_______________________________________________;
⑩__________________________________________________________
_____。
（稀）
（其他合理答案均可）
3.含氮元素物质之间的转化关系
题组 氮及其化合物间的转化
1.[2025·云南三校联考] 氮元素在海洋中
的循环，是整个海洋生态系统的基础和关
键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表
示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是
( )
A.①②均属于固氮反应
B.反硝化过程涉及氮元素的氧化和还原
C.向海洋中排放含的废水不会影响
的含量
D.反应④的离子方程式可能为
√
[解析] 固氮是将大气中游离态的氮转化为
氮的化合物的过程，①是 在水及空气中
的变化，不属于固氮反应，A错误；
反硝化过程中氮元素的化合价降低，被还原，B错误；
转化关系图中 增多，反硝化作用增强，水中氮气含量增加，会引
起铵根离子含量变化，故向海洋中排放含的废水会影响海洋中
的含量，C错误；
据题意知反应④是被氧化成和 ，离子方程式符合反应事
实，遵循原子守恒、得失电子守恒及电荷守恒，D正确。
2.[2024·河北唐山模拟] 氮及其化合物的“价—类”二维图如图所示。
下列说法正确的是( )
A. 可通过加热氯化铵固体制取
B.从物质类别角度分析，和 都属于
酸性氧化物
C.将转化为 的过程，属于氮的固定
D.浓的 溶液保存在棕色试剂瓶中，并置于冷暗处
√
[解析] 根据氮元素化合价以及所属物质类别可知，为， 为
，为或，为，为，为 。
直接加热氯化铵固体分解生成的和 遇冷后又重新在试管口化合
生成氯化铵，制取需加热氯化铵和氢氧化钙的混合物，A错误；
为 或， 与碱发生氧化还原反应，生成两种盐，不是酸性
氧化物，B错误；
氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态，转化为 的过程是将氮的
一种化合物转化为另一种化合物，不属于氮的固定，C错误；
浓硝酸见光易分解，需保存在棕色试剂瓶中，并置于冷暗处，D正确。
【规律小结】
氮及其化合物之间的相互转化关系及分析
（1）“歧化反应”——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高
又降低。例如：，
。
（2）“归中反应”——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中
只靠拢，不交叉。例如：，
。
考点二
硫的氧化物、氮氧化物的污染
及防治
1.硫的氧化物的污染及防治
（1）硫的氧化物的来源、危害及治理
石油和煤
含硫矿物
酸雨
5.6
脱硫
二氧化硫
（2）硫酸型酸雨的形成过程
2.氮氧化物的污染及防治
（1）氮氧化物的来源及危害
（2）常见的 尾气处理方法
碱液 吸收 法
催化 转化 法
续表
3.环境污染
（1）大气污染问题
元素 物质 主要来源 对环境的影响
C 化石燃料燃烧 温室效应
碳氢化合物 石油开采、植 物腐败 温室效应、光化学
烟雾
汽车尾气 硝酸型酸雨、臭氧
空洞、光化学烟雾
元素 物质 主要来源 对环境的影响
煤的燃烧 硫酸型酸雨
氟氯烃 空调、冰箱制 冷剂 臭氧空洞
（2）绿色化学
续表
【对点自测】
判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）
（1）二氧化硫、氮氧化物的大量排放可能形成酸雨， 小于7的雨水
即为酸雨( )
×
[解析] 小于5.6的雨水为酸雨，错误。
（2）汽车尾气中的氮氧化物主要是由于汽油不完全燃烧产生的( )
×
[解析] 汽车尾气中的氮氧化物主要是空气中的氮气和氧气在放电或高
温下反应产生的，错误。
（3）“光化学烟雾”“硝酸型酸雨”的形成都与氮氧化物有关( )
√
[解析] 以一氧化氮和二氧化氮为主的氮氧化物是形成“光化学烟雾”
“硝酸型酸雨”的一个重要原因，正确。
（4）植物根瘤菌可直接吸收空气中的氮氧化物作肥料，实现氮的固
定( )
×
[解析] 植物根瘤菌的固氮是将空气中的氮气转化为含氮化合物作为肥
料，不是吸收空气中的氮氧化物作为肥料，错误。
（5）燃煤中加入 可以减少酸雨的形成及温室气体的排放( )
×
[解析] 燃煤中加入 可以固硫，把硫元素转变为硫酸钙，减少二氧
化硫的排放、减少酸雨的形成，不能减少温室气体的排放，错误。
（6）化石燃料的脱硫脱氮、的回收利用和 的催化转化都是减
少酸雨产生的措施( )
√
[解析] 化石燃料燃烧会生成、 的氧化物，易形成酸雨，所以化石燃
料的脱硫脱氮、的回收利用和的催化转化均可减少、 氧化
物的排放，可减少酸雨产生，正确。
（7）某雨水样品放置一段时间后,由4.68变为 ,是因为雨水中溶
解的 增多( )
×
[解析] 某雨水样品放置一段时间，由4.68变为 ，是因为雨水中
的被氧化成 ，错误。
题组 氮氧化物对环境的污染和治理
1.[2024·北京师大附中统考] 煤燃烧排放的烟气中含有和 ，是
大气的重要污染源之一。用 溶液对烟气
同时脱硫脱硝（分别生成、 ），测得
、 的脱除率如图所示，下列说法不正确的是( )
A.和都会形成酸雨， 还会形成
光化学烟雾
B.随着脱除反应的进行，吸收溶液的 逐
渐减小
C.脱除率高于的原因可能是 在水
中的溶解度大于
D.依据图中信息，在 时，吸收液中
√
[解析] 和 分别可以形成硫酸型酸雨
和硝酸型酸雨，光化学烟雾是氮的氧化物在
太阳紫外线的照射下产生的一种二次污染物，
A正确；
脱除反应的原理为 、
，生成大量 ，吸收溶液的
减小，B正确；
根据和气体在水中的溶解度： ，
比 更易溶于水，更容易发生反应，C正确；
根据已知，假设为，
则为 ，依据图中信息及离子方程式中的比例关系得：在
时，脱除率为 ，即反应的为，
生成 和，脱除率为，即
全部反应，生成，则 ，
吸收液中 ，D错误。
2.、和 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）的处理。 是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催
化剂能使分解。与在加热和催化剂作用下生成 的化学
方程式为_ ___________________________。
[解析] 与反应生成和 ，化学方程式为
。
（2）和的处理。已除去的硝酸尾气可用 溶液吸收，
主要反应如下：
,
。
①下列措施能提高尾气中和 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 溶液
[解析] 加速通入尾气导致尾气吸收不完全，去除率降低，A错误；
气、液逆流的目的是将气体与液体充分接触，提高尾气的去除率，B正确；
定期补加适量 溶液，能吸收更多的尾气，提高尾气去除率，C正确。
√
√
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到 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）。
[解析] 、与反应生成、和 ，则主要杂
质为；
根据题给方程式可知， 时，可以被溶液完全
吸收，时，多余的不能被 溶液吸收，所以
吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 。
经典真题·明考向
1.[2022·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.自然固氮、人工固氮都是将转化为
B.侯氏制碱法以、、、为原料制备和
C.工业上通过催化氧化等反应过程生产
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] 大自然通过闪电释放的能量将空气中的转化为 ，或者通
过豆科植物的根瘤菌将转化为 ，从而实现自然固氮，A错误；
侯氏制碱法以、、、为原料制备和 ，
反应的化学方程式为 ，
B正确；
工业上通过催化氧化等反应过程生产 ，相关的化学反应为
、 、
、 ，C正确；
氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，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”，D正确。
2.[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：（稀）
B.工业制硝酸过程中的物质转化：
C.汽车尾气催化转化器中发生的主要反应：
D.实验室制备少量 的原理：
√
[解析] 与稀硝酸的反应产物之一为， 与氧气发生反应
生成 ，A正确；
工业制硝酸是将氨经一系列反应得到硝酸，并且 不与水发生化学
反应，B错误；
汽车尾气催化转化器主要将污染气体、 转化为无污染的气体，
故该反应方程式为 ，C正确；
实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量 ，化学方程式为
，D正确。
3.[2023·北京卷] 一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下，
其中、代表或 中的一种。下列说法正确的是( )
A.、分别是、
B.既可以是，也可以是
C.已知 为副产物，则通入水蒸气可
减少 的产生
D.等压条件下，反应①②的反应热之和，
小于氯化铵直接分解的反应热
√
[解析] 分解的产物是和，，且、代表
或中的一种，分解得到和，则为，
为，为，为。由分析可知，A、B错误；
可以水解生成，通入水
蒸气可以减少 的生成，C正确；
反应①和反应②相加即为氯化铵直接分
解的反应，由盖斯定律可知，等压条件
下，反应①②的反应热之和等于氯化铵直接分解的反应热,D错误。
4.[2024·湖北卷] 碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子
是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图（夹持装置略）。下列说法错
误的是( )
A.碱石灰有利于 逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用
D.双口烧瓶中发生的变化是
√
[解析] 本题利用和液氨发生反应
制
备 ；碱石灰可以吸收浓
氨水中的水分，同时吸水过程大量
放热，使浓氨水受热分解产生氨气；利用集气瓶收集氨气；
过量的氨气进入双口烧瓶中，在冷却体系中发生反应生成 ；
最后的球形干燥管中可装 ，除掉过量的氨气，同时防止空气中的
水蒸气进入而引起副反应。
碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物，
可以吸收浓氨水中的水分，同时吸水过
程大量放热，有利于 逸出，A正确；
锂片表面有，会阻碍 和液氨的接触，所以必须打磨出新鲜
表面，B正确；
第一个干燥管的目的是干燥氨气， 为酸性干燥剂，能与氨气反应，
所以不能用 ，而装置末端干燥管的作用为吸收过量的氨气，可用
，C错误；
双口烧瓶中发生的变化是 ，D正确。
1.自然界中时刻存在着氮气的转化。实现氮气按照一定方向转化一直
是科学领域研究的重要课题，如图为 分子在催化剂的作用下发生的
一系列转化示意图。下列叙述正确的是( )
A.， 均属于氮的固定
B.在催化剂作用下， 发生了氧化反应
C.催化剂可以提高 的平衡转化率
D.上述转化过程的总反应方程式是
√
[解析] 把游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为氮的固定，
属于氮的固定， 不属于氮的固定，A错误；
在催化剂的作用下，氮元素由0价变为 价，化合价降低，获得电子，
发生了还原反应，B错误；
催化剂不会影响平衡移动，因此不能提高 的平衡转化率，C错误；
根据图中转化可知，在催化剂的作用下， 生成，与反应
生成 ，综合可知，总反应方程式是
，D正确。
2.是重要的化工原料，可发生如下转化。设 为阿伏伽德罗常数
的值，下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ和反应Ⅲ的转化都属于氮的固定
B.过量 参与反应Ⅱ的化学方程式为
C.过程Ⅲ得到的液态是良好的溶剂，推测 易溶于其中
D.反应Ⅳ每生成，转移电子数为
√
[解析] 氨气在一定条件下变为，过量与 反应生成尿
素和氯化铵，尿素和次氯酸钠反应生成， 和亚硝酸反应生
成水和叠氮酸。
氮的固定指 转化为氮的化合物，反应Ⅰ和反应Ⅲ的转化都为氮的化合
物之间的转化，不属于氮的固定，A错误；
过量 与 反应生成尿素和氯化铵，化学方程式为
，B错误；
液态 是良好的溶剂， 是极性分子，甲烷是非极性分子，根据
“相似相溶”规律，则 不易溶于其中，故C错误；
反应Ⅳ的化学方程式为，由方程式可知
中的元素从 价降为价，故生成转移电子，
故每生成 ，转移电子数为 ，D正确。
3.科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的
氨有关，转化关系如图所示：
回答下列问题：
（1）从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有_______
__________（写化学式）。
、、
[解析] 酸性氧化物是指与碱反应只生成一种盐和水的氧化物， 、
和 都是酸性氧化物。
（2）图中物质溶于水溶液呈碱性的是_____。
（3）写出转化为 的化学方程式:_ _____________________。
（4）工业上利用氨气制备一氧化氮，反应的化学方程式为
_ ___________________________。
[解析] 在催化剂作用下被氧化生成和 ，结合得失电子守
恒和原子守恒写出化学方程式。
（5）实验室长期保存浓硝酸，需使用棕色试剂瓶，并放置在阴凉处，
其原因为_ ______________________________（用化学方程式表示）。
（6）氨气与一氧化氮在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，
该反应的化学方程式为_____________________________。
[解析] 氨气与一氧化氮在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，
结合原子守恒推知，产物为和 ，结合得失电子守恒和原子守恒
写出化学方程式。
Exercise
作业手册
考点一 含氮化合物间的转化
1.下列关于自然界中氮循环（如图）的说法错误的是( )
A.①和②均属于氮的固定
B.氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环
C.④中每生成，消耗
D.③和⑤过程中氮元素分别被还原和被氧化
√
[解析] 氮的固定指将转化为氮的化合物，反应①将转化为 ，
属于氮的固定，反应②属于自然固氮，A正确；
由图示知，氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；
反应④是将氧化为， 元素化合价由价升高到价，则
生成失去 电子，失去的电子被得到，根据转移电子
关系，可知得 电子需要，C正确；
反应③中转化为， 的化合价升高，氮元素被氧化，反应⑤中
转化为， 的化合价降低，氮元素被还原，D错误。
2.[2024·广东广州调研] 部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所
示。下列推断不合理的是( )
A.可经催化氧化生成
B. 既可被氧化，也可被还原
C.与水反应只生成
D.“雷雨发庄稼”包括 的转
化
√
[解析] 部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示，分析价态和
物质分类得到，为，为，为，为，为 。
氨气和氧气在催化剂、加热条件下反应生成和水， 可经催化氧
化生成，A正确；
中氮元素化合价为0价，可以升高，
也可以降低，既可被氧化，也可被还
原，B正确；
与水反应生成和 ，C错误；
“雷雨发庄稼”：氮气先与氧气在闪电条件下反应生成 ，继续被氧化
为二氧化氮，再与水反应生成硝酸，包括 的
转化，D正确。
3.[2024·广东深圳二模] 自然界中氮的循环意义重大。其中，部分含氮
物质的转化关系呈现在氮及其化合物的“价—类”二维图中。下列说法
不正确的是( )
A. 的转化是工业制硝酸的基础
B.既属于又属于 的盐可用作氮肥
C.汽车中的三元催化器可促进尾气
中的、向 转化
D.实验室中，常用与强碱反应产生来检验 中阳离子的存在
√
[解析] 由元素的化合价及物质所属类别，可确定为、为、
为、为、为、为铵盐、 为硝酸盐。
工业制硝酸的基础是氨的催化氧化，即，而为，则
的转化不是工业制硝酸的基础，
A不正确；
既属于（硝酸盐）又属于 （铵盐）的
盐为，它含氮量较高，可用作
氮肥，B正确；
、 是大气污染物，利用汽车中的三元催化器，可促进尾气中
、与 作用，生成和，C正确；
实验室中，检验 时，常用铵盐与强碱在加热条件下反应，通过检
验反应产生的以验证 的存在，D正确。
考点二 氮及其化合物转化的应用
4.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.工业上模拟自然界“雷雨发庄稼”的过程生产
B.自然固氮、人工固氮都是将 转化为含氮化合物
C.氨气是重要的工业原料,可用于制备化肥和纯碱等大宗化学品
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] 自然界 “雷雨发庄稼”的第一步是将空气中的氮气转化为 ，工
业生产硝酸是氨气经催化氧化得到被氧化为 和水反应
最后得到硝酸，A项错误；
氮的固定是指将 转化为含氮化合物的过程，其中氮的固定包括自然固
氮、人工固氮，B项正确；
氨气作为重要的工业原料可以制备化肥和纯碱等大宗化学品，C项正确；
氮元素在自然界中既有游离态又有化合态，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”，D项正确。
5.汽车尾气处理装置中，气体在催化剂表面
吸附与解吸的过程如图所示，下列说法正确
的是( )
A.汽车尾气的主要污染成分包括、和
B.反应中为氧化剂， 为氧化产物
C.和 必须在催化剂表面才能反应
D.催化转化总反应为
√
[解析] 汽车尾气的主要污染物有、等， 不是污染物，A错误；
由图可知，、、在催化剂表面反应生成和，、 是
氧化剂，是还原产物，B错误；
与空气中 相遇即可发生反应生成，不需要催化剂，C错误；
、、 在催化剂表面反应生成和 ，结合守恒规律写出化学
方程式： ，D正确。
6.合成氨及其相关工业中，部分物
质间的转化关系如图所示。下列说
法不正确的是( )
A.甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素
B.反应 Ⅱ 、 Ⅲ 和 Ⅳ 的氧化剂一定相同
C. 的产物可在上述流程中被再次利用
D.Ⅴ中发生反应：
√
[解析] 甲是，与化合生成 ；
反应Ⅴ是侯氏制碱法，丁是，受热分解生成；
发生催化氧化生成， 与反应生成，溶于水生成
，和 反应生成，即乙是，丙是 。
甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素，A正确；
反应Ⅳ为 ，氧化剂和还原剂均是，
B错误；
分解生成的 可以循环利用，C正确；
Ⅴ中发生反应： ，
D正确。
7.利用硝酸工业的尾气（含、）获得 的部分工艺流程
如下：
下列说法不正确的是( )
A.吸收硝酸工业尾气的石灰乳不能用澄清石灰水替换
B.为使尾气中 被充分吸收，尾气与石灰乳采用气液逆流接触吸收
C.若尾气中，，产品中 含量
升高
D. 在酸性溶液中分解的离子方程式为
√
[解析] 吸收硝酸工业尾气的石灰乳不能用澄清石灰水替换，因为石灰
水中溶质太少，不能很好地吸收尾气，故A正确；
为使尾气中 被充分吸收，尾气与石灰乳采用气液逆流，使得接触
面积增大，能充分吸收，故B正确；
反应过程中有 、
，若尾气中，
，说明一氧化氮比二氧化氮多，则尾气中 含
量较多，以反应①为主，产品中 含量更多，但当
时，含量较多，产品中 含量升高，
故C错误；
在酸性溶液中分解，亚硝酸根离子发生氧化还原反应即歧化
反应，其离子方程式为 ，故D正确。
8.[2024·山东滨州二模] 为吸收工业尾气中的和 ，同时获得连二
亚硫酸钠和 ，设计流程如下。
下列说法正确的是( )
A.装置 Ⅰ 的作用是吸收和
B.键角大小：
C. 从装置 Ⅲ 的阴极口流出回到装置 Ⅱ 循环使用
D.装置 Ⅳ 中氧化，至少需要标准状况下
√
[解析] 装置Ⅰ中加入溶液吸收，装置Ⅱ中加入 ，酸性条件
下，和发生氧化还原反应，生成、 ，装置Ⅲ（电解槽）
中阳极发生反应：， 从阳极口流出回到装置Ⅱ
循环使用，阴极得到，装置Ⅳ中被氧气氧化为， 与
氨气反应生成硝酸铵。
由分析可知，不和 反应，
装置Ⅰ中加入溶液的作用是
吸收，不能吸收，A错误；
中心原子 的价层电子对数为，中
心原子 的价层电子对数为，和中
心原子 都是杂化，中原子上没有孤电子对，中 原子上
含有1个孤电子对，孤电子对越多，键角越小，则键角大小：
，B正确；
装置Ⅲ（电解槽）中阳极发生反应：， 从阳极
口流出回到装置Ⅱ循环使用，C错误；
未说明 溶液的体积，无法计算需要氧气的物质的量，
D错误。
9.工业上常采用溶液吸收工业尾气中的和 ，其原理如下。
反应 Ⅰ
反应 Ⅱ
溶液浓度越大黏稠度越高。控制其他
条件不变，将和体积比为、 的
混合气体分别通过体积相同、浓度不同的
溶液后，氮氧化物吸收率变化如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.曲线 Ⅰ 表示和体积比为 的混合气体吸收率的变化
B.当浓度高于时，吸收率下降的原因可能是
溶液黏稠度过高，不利于氮氧化物气体的吸收
C.向和体积比为的混合气体中
通入少量 ，可提高氮氧化物的吸收率
D.将和混合气体通入
足量 溶液中完全吸收，所得溶液
中
√
[解析] 根据反应Ⅰ和反应Ⅱ可知，和体积比为 时吸收率远大
于，故曲线Ⅰ表示和体积比为 的混合气体吸收率的变化，
A正确；
当浓度高于 时，吸收率
下降的原因可能是溶液黏稠度过高，
不利于氮氧化物气体的吸收，B正确；
向 和体积比为的混合气体中通入少量，可以将 氧化
为，可提高氮氧化物的吸收率，C正确；
将和 混合气体通入足量
溶液中完全吸收，由反应Ⅰ和Ⅱ可知，
所得溶液中 ，D错误。
10.[2024·湖南长沙周南中学模拟] 某小组的同学欲探究 经一系列
反应得到和的过程。 的转化过程如图所示。
甲、乙两同学分别按如图所示装置进行实验。
用于A、B装置中的可选药品：浓氨水、 溶液、蒸馏水、
固体、 。
（1）装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为
______________________。
装置有多种作用，下列关于装置 的作用或其中所盛液体的说法中，
不正确的是___（填字母）。
.使氨气和氧气充分混合
.控制通入氨气和氧气的体积比
.平衡装置内的压强
.锥形瓶内液体是饱和食盐水
[解析] 由题给条件和实验装置图
可知，装置A是制备氧气的装置，
装置B是制备氨气的装置，装置A
的圆底烧瓶中发生反应的化学方
程式为 。
装置可以使氨气和氧气充分混合， 正确；
观察装置中气泡的速率可以控制通入氨气和氧气的体积比， 正确；
装置还可以平衡装置内的压强， 正确；
因为氨气极易溶于水，所以锥形瓶中液体不能是饱和， 错误。
（2）甲同学先点燃酒精灯，再打开、、、 ，反应一段时间
后，成功模拟了反应过程，并将实验中产生的气体持续通入装置 一
段时间后， 中的溶液变成蓝色，则其中铜片所参与反应的离子方程
式为_________________________________________。
若制得的氨气仅按 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 的顺序完全转化为硝酸，欲使装置 中
所得溶液为纯净的溶液（忽略 的水解），理论上所需氨气
在标准状况下的体积为_____ （假设硝酸与铜反应产生的还原产物全
部排出反应装置）。
2.24
[解析] 中和反应生成 ，
铜与稀硫酸不反应，溶液呈蓝色，说明铜与硝酸发生了反应：
。
，
， ，根据上述反
应和题目要求，可知，故需要和
分别为和，已提供，则需要 的物
质的量为，根据，可知需要 的物质
的量为，在标准状况下的体积为 。
（3）乙同学为模拟过程 Ⅳ 的反应，在甲同学操作的基础上对该装
置进行了下列各项中的一项操作，使 处圆底烧瓶中产生大量白烟，
你认为这项操作是__（填字母）。
.关闭 并熄灭酒精灯
.关闭 并熄灭酒精灯
.关闭、 并熄灭酒精灯
[解析] 过程Ⅳ的反应是与的反应，则应停止供，关闭 ，
熄灭酒精灯，使氨气进入发生反应，选 。
（4）丙同学认为该系统实验装置存在一处明显的设计缺陷，你认为
该设计缺陷是__________________。
缺少尾气处理装置
[解析] 整套装置没有尾气处理装置。
快速核答案
第20讲 含氮化合物的转化及应用
考点一 氮及其化合物间的转化
夯实必备知识
（2）① ②
③ ⑤
（稀）
⑩ （其他合理答案均可）
提升关键能力
题组 氮及其化合物间的转化
1.D 2.D
考点二 硫的氧化物、氮氧化物的污染及防治
夯实必备知识
1.（1）石油和煤 含硫矿物 酸雨 5.6 脱硫 二氧化硫
【对点自测】
（1）× （2）× （3）√ （4）× （5）× （6）√ （7）×
提升关键能力
题组 氮氧化物对环境的污染和治理
1.D
2.（1） （2）①BC ②
经典真题·明考向
1.A 2.B 3.C 4.C
教师备用习题
1.D 2.D
3.（1）、、 （2） （3）
（4）
（5）
（6）
作业手册
考点一 含氮化合物间的转化
1.D 2.C 3.A
考点二 氮及其化合物转化的应用
4.A 5.D 6.B 7.C 8.B 9.D
10.（1）
（2） 2.24
（3） （4）缺少尾气处理装置第20讲 含氮化合物的转化及应用
考点一
● 夯实必备知识
2.(2)①N2+3H22NH3
②N2+O22NO
③4NH3+5O24NO+6H2O
⑤3NO2+H2O2HNO3+NO
⑥3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑
⑩2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑(其他合理答案均可)
● 提升关键能力
题组
1.D [解析] 固氮是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程,①是N2在水及空气中的变化,不属于固氮反应,A错误;反硝化过程中氮元素的化合价降低,被还原,B错误;转化关系图中N增多,反硝化作用增强,水中氮气含量增加,会引起铵根离子含量变化,故向海洋中排放含N的废水会影响海洋中N的含量,C错误;据题意知反应④是N被氧化成N和N2O,离子方程式符合反应事实,遵循原子守恒、得失电子守恒及电荷守恒,D正确。
2.D [解析] 根据氮元素化合价以及所属物质类别可知,X为NH3,Q为NO,Z为NO2或N2O4,P为N2O5,Y为HNO3,W为NH3·H2O。直接加热氯化铵固体分解生成的HCl和NH3遇冷后又重新在试管口化合生成氯化铵,制取NH3需加热氯化铵和氢氧化钙的混合物,A错误;Z为NO2或N2O4,NO2与碱发生氧化还原反应,生成两种盐,不是酸性氧化物,B错误;氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态,X转化为Q的过程是将氮的一种化合物转化为另一种化合物,不属于氮的固定,C错误;浓硝酸见光易分解,需保存在棕色试剂瓶中,并置于冷暗处,D正确。
考点二
● 夯实必备知识
1.(1)石油和煤 含硫矿物 酸雨 5.6 脱硫 二氧化硫
【对点自测】
(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)×
[解析] (1)pH小于5.6的雨水为酸雨,错误。
(2)汽车尾气中的氮氧化物主要是空气中的氮气和氧气在放电或高温下反应产生的,错误。
(3)以一氧化氮和二氧化氮为主的氮氧化物是形成“光化学烟雾”“硝酸型酸雨”的一个重要原因,正确。
(4)植物根瘤菌的固氮是将空气中的氮气转化为含氮化合物作为肥料,不是吸收空气中的氮氧化物作为肥料,错误。
(5)燃煤中加入CaO可以固硫,把硫元素转变为硫酸钙,减少二氧化硫的排放、减少酸雨的形成,不能减少温室气体的排放,错误。
(6)化石燃料燃烧会生成N、S的氧化物,易形成酸雨,所以化石燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化均可减少N、S氧化物的排放,可减少酸雨产生,正确。
(7)某雨水样品放置一段时间,pH由4.68变为4.00,是因为雨水中的H2SO3被氧化成H2SO4,错误。
● 提升关键能力
题组
1.D [解析] SO2和NOx分别可以形成硫酸型酸雨和硝酸型酸雨,光化学烟雾是氮的氧化物在太阳紫外线的照射下产生的一种二次污染物,A正确;脱除反应的原理为2NO+3ClO-+H2O2H++2N+3Cl-、SO2+ClO-+H2O2H++S+Cl-,生成大量H+,吸收溶液的pH减小,B正确;根据SO2和NO气体在水中的溶解度:SO2>NO,SO2比NO更易溶于水,更容易发生反应,C正确;根据已知n(SO2)∶n(NO)=3∶2,假设SO2为3 mol,则NO为2 mol,依据图中信息及离子方程式中的比例关系得:在80 min时,NO脱除率为40%,即反应的NO为2 mol×40%=0.8 mol,0.8 mol NO生成0.8 mol N和1.2 mol Cl-,SO2脱除率为100%,即3 mol SO2全部反应,生成3 mol Cl-,则n(Cl-)=(3+1.2) mol=4.2 mol,吸收液中n(N)∶n(Cl-)=0.8 mol∶4.2 mol=4∶21,D错误。
2.(1)2NH3+2O2N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
[解析] (1)NH3与O2反应生成N2O和H2O,化学方程式为2NH3+2O2N2O+3H2O。(2)①加速通入尾气导致尾气吸收不完全,去除率降低,A错误;气、液逆流的目的是将气体与液体充分接触,提高尾气的去除率,B正确;定期补加适量NaOH溶液,能吸收更多的尾气,提高尾气去除率,C正确。②NO、NO2与NaOH反应生成NaNO2、NaNO3和H2O,则主要杂质为NaNO3;根据题给方程式可知,n(NO2)∶n(NO)≥1时,可以被NaOH溶液完全吸收,n(NO2)∶n(NO)<1时,多余的NO不能被NaOH溶液吸收,所以吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。
经典真题·明考向
1.A [解析] 大自然通过闪电释放的能量将空气中的N2转化为NO,或者通过豆科植物的根瘤菌将N2转化为NH3,从而实现自然固氮,A错误;侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl,反应的化学方程式为H2O+NH3+CO2+NaClNaHCO3↓+NH4Cl,B正确;工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3,相关的化学反应为4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O22NO2、3NO2+H2O2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O4HNO3,C正确;氮元素在自然界中既有游离态又有化合态,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”,D正确。
2.B [解析] Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO,NO与氧气发生反应2NO+O22NO2生成NO2,A正确;工业制硝酸是将氨经一系列反应得到硝酸,并且NO不与水发生化学反应,B错误;汽车尾气催化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体,故该反应方程式为2NO+2CON2+2CO2,C正确;实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量NH3,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,D正确。
3.C [解析] NH4Cl分解的产物是NH3和HCl,b→c+d,且b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种,Mg(OH)Cl分解得到HCl和MgO,则a为NH3,b为Mg(OH)Cl,c为HCl,d为MgO。由分析可知,A、B错误;MgCl2可以水解生成Mg(OH)Cl,通入水蒸气可以减少MgCl2的生成,C正确;反应①和反应②相加即为氯化铵直接分解的反应,由盖斯定律可知,等压条件下,反应①②的反应热之和等于氯化铵直接分解的反应热,D错误。
4.C [解析] 本题利用Li和液氨发生反应Li+nNH3Li++[e(NH3)n]-制备[e(NH3)n]-;碱石灰可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,使浓氨水受热分解产生氨气;利用集气瓶收集氨气;过量的氨气进入双口烧瓶中,在冷却体系中发生反应生成[e(NH3)n]-;最后的球形干燥管中可装P2O5,除掉过量的氨气,同时防止空气中的水蒸气进入而引起副反应。碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,有利于NH3逸出,A正确;锂片表面有Li2O,Li2O会阻碍Li和液氨的接触,所以必须打磨出新鲜表面,B正确;第一个干燥管的目的是干燥氨气,P2O5为酸性干燥剂,能与氨气反应,所以不能用P2O5,而装置末端干燥管的作用为吸收过量的氨气,可用P2O5,C错误;双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3Li++[e(NH3)n]-,D正确。第20讲 含氮化合物的转化及应用
1.D [解析] 氮的固定指将N2转化为氮的化合物,反应①将N2转化为NO,属于氮的固定,反应②属于自然固氮,A正确;由图示知,氮循环过程中涉及氢、氧元素,B正确;反应④是O2将NH3氧化为N,N元素化合价由-3价升高到+5价,则生成1 mol N失去8 mol电子,失去的电子被O2得到,根据转移电子关系O2~4e-,可知得8 mol电子需要2 mol O2,C正确;反应③中NO转化为N,N的化合价升高,氮元素被氧化,反应⑤中N转化为N2,N的化合价降低,氮元素被还原,D错误。
2.C [解析] 部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示,分析价态和物质分类得到,a为NH3,b为N2,c为NO,d为NO2,e为HNO3。氨气和氧气在催化剂、加热条件下反应生成NO和水,NH3可经催化氧化生成NO,A正确;N2中氮元素化合价为0价,可以升高,也可以降低,既可被氧化,也可被还原,B正确;NO2与水反应生成HNO3和NO,C错误;“雷雨发庄稼”:氮气先与氧气在闪电条件下反应生成NO,继续被氧化为二氧化氮,再与水反应生成硝酸,包括N2→NO→NO2→HNO3的转化,D正确。
3.A [解析] 由N元素的化合价及物质所属类别,可确定a为N2、b为NO、c为NO2、d为HNO3、e为NH3、f为铵盐、g为硝酸盐。工业制硝酸的基础是氨的催化氧化,即NH3→NO,而a为N2,则N2→NO的转化不是工业制硝酸的基础,A不正确;既属于g(硝酸盐)又属于f(铵盐)的盐为NH4NO3,它含氮量较高,可用作氮肥,B正确;NO、NO2是大气污染物,利用汽车中的三元催化器,可促进尾气中NO、NO2与CO作用,生成N2和CO2,C正确;实验室中,检验N时,常用铵盐与强碱在加热条件下反应,通过检验反应产生的NH3以验证N的存在,D正确。
4.A [解析] 自然界 “雷雨发庄稼”的第一步是将空气中的氮气转化为NO,工业生产硝酸是氨气经催化氧化得到NO,NO被氧化为NO2,NO2和水反应最后得到硝酸,A项错误;氮的固定是指将N2转化为含氮化合物的过程,其中氮的固定包括自然固氮、人工固氮,B项正确;氨气作为重要的工业原料可以制备化肥和纯碱等大宗化学品,C项正确;氮元素在自然界中既有游离态又有化合态,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”,D项正确。
5.D [解析] 汽车尾气的主要污染物有CO、NO等,N2不是污染物,A错误;由图可知,NO、O2、CO在催化剂表面反应生成CO2和N2,NO、O2是氧化剂,N2是还原产物,B错误;NO与空气中O2相遇即可发生反应生成NO2,不需要催化剂,C错误;NO、O2、CO在催化剂表面反应生成CO2和N2,结合守恒规律写出化学方程式:2NO+O2+4CO4CO2+N2,D正确。
6.B [解析] 甲是N2,与H2化合生成NH3;反应Ⅴ是侯氏制碱法,丁是NaHCO3,受热分解生成Na2CO3;NH3发生催化氧化生成NO,NO与O2反应生成NO2,NO2溶于水生成HNO3,HNO3和NH3反应生成NH4NO3,即乙是NO,丙是NO2。甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素,A正确;反应Ⅳ为3NO2+H2O2HNO3+NO,氧化剂和还原剂均是NO2,B错误;NaHCO3分解生成的CO2可以循环利用,C正确;Ⅴ中发生反应:NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl,D正确。
7.C [解析] 吸收硝酸工业尾气的石灰乳不能用澄清石灰水替换,因为石灰水中溶质太少,不能很好地吸收尾气,故A正确;为使尾气中NOx被充分吸收,尾气与石灰乳采用气液逆流,使得接触面积增大,能充分吸收,故B正确;反应过程中有①NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O、②4NO2+2Ca(OH)2Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O,若尾气中,n(NO2)∶n(NO)<1∶1,说明一氧化氮比二氧化氮多,则尾气中NO含量较多,以反应①为主,产品中Ca(NO2)2含量更多,但当n(NO2)∶n(NO)>1∶1时,NO2含量较多,产品中Ca(NO3)2含量升高,故C错误;Ca(NO2)2在酸性溶液中分解,亚硝酸根离子发生氧化还原反应即歧化反应,其离子方程式为3N+2H+N+2NO↑+H2O,故D正确。
8.B [解析] 装置Ⅰ中加入NaOH溶液吸收SO2,装置Ⅱ中加入Ce4+,酸性条件下,NO和Ce4+发生氧化还原反应,生成N、N,装置Ⅲ(电解槽)中阳极发生反应:Ce3+-e-Ce4+,Ce4+从阳极口流出回到装置Ⅱ循环使用,阴极得到S2,装置Ⅳ中N被氧气氧化为N,N与氨气反应生成硝酸铵。由分析可知,NO不和NaOH反应,装置Ⅰ中加入NaOH溶液的作用是吸收SO2,不能吸收NO,A错误;N中心原子N的价层电子对数为2+×(5+1-2×2)=3,N中心原子N的价层电子对数为3+×(5+1-3×2)=3,N和N中心原子N都是sp2杂化,N中N原子上没有孤电子对,N中N原子上含有1个孤电子对,孤电子对越多,键角越小,则键角大小:N9.D [解析] 根据反应Ⅰ和反应Ⅱ可知,NO和NO2体积比为1∶1时吸收率远大于2∶1,故曲线Ⅰ表示NO和NO2体积比为1∶1的混合气体吸收率的变化,A正确;当NaOH浓度高于1.25 mol·L-1时,吸收率下降的原因可能是NaOH溶液黏稠度过高,不利于氮氧化物气体的吸收,B正确;向NO和NO2体积比为2∶1的混合气体中通入少量O2,O2可以将NO氧化为NO2,可提高氮氧化物的吸收率,C正确;将1 mol NO和3 mol NO2混合气体通入足量NaOH溶液中完全吸收,由反应Ⅰ和Ⅱ可知,所得溶液中=3∶1,D错误。
10.(1)2H2O22H2O+O2↑ d
(2)3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O 2.24
(3)a (4)缺少尾气处理装置
[解析] (1)由题给条件和实验装置图可知,装置A是制备氧气的装置,装置B是制备氨气的装置,装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。装置E可以使氨气和氧气充分混合,a正确;观察装置E中气泡的速率可以控制通入氨气和氧气的体积比,b正确;装置E还可以平衡装置内的压强,c正确;因为氨气极易溶于水,所以锥形瓶中液体不能是饱和食盐水,d错误。(2)H中NO2和H2O反应生成HNO3:3NO2+H2O2HNO3+NO,铜与稀硫酸不反应,溶液呈蓝色,说明铜与硝酸发生了反应:3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O。n(H2SO4)=0.15 L×1 mol·L-1=0.15 mol,n(H+)=0.15 mol×2=0.3 mol,n(S)=0.15 mol,根据上述反应和题目要求,可知3S~3Cu2+~8H+~2N,故需要H+和N分别为0.4 mol和0.1 mol,H2SO4已提供0.3 mol H+,则需要HNO3的物质的量为0.1 mol,根据NH3~NO~NO2~HNO3,可知需要NH3的物质的量为0.1 mol,在标准状况下的体积为2.24 L。(3)过程Ⅳ的反应是NH3与HNO3的反应,则应停止供O2,关闭K3,熄灭酒精灯,使氨气进入G发生反应,选a。(4)整套装置没有尾气处理装置。第20讲 含氮化合物的转化及应用
1.能从物质类别、氮的化合价变化角度理解氮及其化合物的转化关系。
2.能从含氮物质的性质和转化的视角解释生产、生活中的相关现象。
3.了解氮元素的重要化合物对环境质量的影响。
考点一 氮及其化合物间的转化
1.自然界中氮的循环
2.氮元素的“价—类”二维图
氮元素有多种可变化合价,物质的种类较多,在复习时要从物质类别和价态变化角度理解这些物质之间的转化关系。
(1)横向转化为物质类别变化,是非氧化还原反应。
(2)纵向转化为化合价变化,是氧化还原反应。
写出图中相关反应的化学方程式:
① ;
② ;
③ ;
⑤ ;
⑥ ;
⑩ 。
3.含氮元素物质之间的转化关系
题组 氮及其化合物间的转化
1.[2025·云南三校联考] 氮元素在海洋中的循环,是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是 ( )
A.①②均属于固氮反应
B.反硝化过程涉及氮元素的氧化和还原
C.向海洋中排放含N的废水不会影响N的含量
D.反应④的离子方程式可能为4N+5O22N+6H++N2O+5H2O
2.[2024·河北唐山模拟] 氮及其化合物的“价—类”二维图如图所示。
下列说法正确的是 ( )
A.X可通过加热氯化铵固体制取
B.从物质类别角度分析,P和Z都属于酸性氧化物
C.将X转化为Q的过程,属于氮的固定
D.浓的Y溶液保存在棕色试剂瓶中,并置于冷暗处
规律小结
氮及其化合物之间的相互转化关系及分析
(1)“歧化反应”——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。例如:3NO2+H2O2HNO3+NO,2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O。
(2)“归中反应”——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢,不交叉。例如:NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O,6NO+4NH35N2+6H2O。
考点二 硫的氧化物、氮氧化物的污染及防治
1.硫的氧化物的污染及防治
(1)硫的氧化物的来源、危害及治理
(2)硫酸型酸雨的形成过程
2.氮氧化物的污染及防治
(1)氮氧化物的来源及危害
(2)常见的NOx尾气处理方法
碱液吸收法 原理:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O。 说明:NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)
催化转化法 在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2);NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。 4NH3+6NO5N2+6H2O 8NH3+6NO27N2+12H2O 2NO+2CON2+2CO2 2NO2+4CON2+4CO2
3.环境污染
(1)大气污染问题
元素 物质 主要来源 对环境的影响
C CO2 化石燃料燃烧 温室效应
碳氢 化合物 石油开采、植物腐败 温室效应、光化学烟雾
N NOx 汽车尾气 硝酸型酸雨、臭氧空洞、光化学烟雾
S SO2、SO3 煤的燃烧 硫酸型酸雨
F、Cl 氟氯烃 空调、冰箱制冷剂 臭氧空洞
(2)绿色化学
【对点自测】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)二氧化硫、氮氧化物的大量排放可能形成酸雨,pH小于7的雨水即为酸雨 ( )
(2)汽车尾气中的氮氧化物主要是由于汽油不完全燃烧产生的 ( )
(3)“光化学烟雾”“硝酸型酸雨”的形成都与氮氧化物有关 ( )
(4)植物根瘤菌可直接吸收空气中的氮氧化物作肥料,实现氮的固定 ( )
(5)燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放 ( )
(6)化石燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施 ( )
(7)某雨水样品放置一段时间后,pH由4.68变为4.00,是因为雨水中溶解的CO2增多 ( )
题组 氮氧化物对环境的污染和治理
1.[2024·北京师大附中统考] 煤燃烧排放的烟气中含有SO2和NOx,是大气的重要污染源之一。用Ca(ClO)2溶液对烟气[n(SO2)∶n(NO)=3∶2]同时脱硫脱硝(分别生成S、N),测得NO、SO2的脱除率如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.SO2和NOx都会形成酸雨,NOx还会形成光化学烟雾
B.随着脱除反应的进行,吸收溶液的pH逐渐减小
C.SO2脱除率高于NO的原因可能是SO2在水中的溶解度大于NO
D.依据图中信息,在80 min时,吸收液中n(N)∶n(Cl-)=2∶3
2.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-2N+H2O,
2NO2+2OH-N+N+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)。
经典真题·明考向
1.[2022·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.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·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
3.[2023·北京卷] 一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如下,其中b、d代表MgO或Mg(OH)Cl中的一种。下列说法正确的是 ( )
A.a、c分别是HCl、NH3
B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl
C.已知MgCl2为副产物,则通入水蒸气可减少MgCl2的产生
D.等压条件下,反应①②的反应热之和,小于氯化铵直接分解的反应热
4.[2024·湖北卷] 碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是 ( )
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3Li++[e(NH3)n]-第20讲 含氮化合物的转化及应用
考点一 含氮化合物间的转化
1.下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是( )
A.①和②均属于氮的固定 B.氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环
C.④中每生成1 mol N,消耗2 mol O2 D.③和⑤过程中氮元素分别被还原和被氧化
2.[2024·广东广州调研] 部分含氮物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是( )
A.a可经催化氧化生成c B.b既可被氧化,也可被还原
C.d与水反应只生成e D.“雷雨发庄稼”包括b→c→d→e的转化
3.[2024·广东深圳二模] 自然界中氮的循环意义重大。其中,部分含氮物质的转化关系呈现在氮及其化合物的“价—类”二维图中。下列说法不正确的是( )
A.a→b的转化是工业制硝酸的基础
B.既属于g又属于f的盐可用作氮肥
C.汽车中的三元催化器可促进尾气中的b、c向a转化
D.实验室中,常用f与强碱反应产生e来检验f中阳离子的存在
考点二 氮及其化合物转化的应用
4.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.工业上模拟自然界“雷雨发庄稼”的过程生产HNO3
B.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为含氮化合物
C.氨气是重要的工业原料,可用于制备化肥和纯碱等大宗化学品
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”
5.汽车尾气处理装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸的过程如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2
B.反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物
C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D.催化转化总反应为2NO+O2+4CO4CO2+N2
6.合成氨及其相关工业中,部分物质间的转化关系如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素
B.反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化剂一定相同
C.Ⅵ的产物可在上述流程中被再次利用
D.Ⅴ中发生反应:NH3+CO2+H2O+NaClNaHCO3↓+NH4Cl
7.利用硝酸工业的尾气(含NO、NO2)获得的部分工艺流程如下:
下列说法不正确的是 ( )
A.吸收硝酸工业尾气的石灰乳不能用澄清石灰水替换
B.为使尾气中NOx被充分吸收,尾气与石灰乳采用气液逆流接触吸收
C.若尾气中,n(NO2)∶n(NO)<1∶1,Ca(NO2)2产品中Ca(NO3)2含量升高
D.Ca(NO2)2在酸性溶液中分解的离子方程式为3N+2H+N+2NO↑+H2O
8.[2024·山东滨州二模] 为吸收工业尾气中的NO和SO2,同时获得连二亚硫酸钠(Na2S2O4)和NH4NO3,设计流程如下。
下列说法正确的是 ( )
A.装置Ⅰ的作用是吸收NO和SO2
B.键角大小:NC.Ce4+从装置Ⅲ的阴极口流出回到装置Ⅱ循环使用
D.装置Ⅳ中氧化0.1 mol·L-1 N,至少需要标准状况下1.12 L O2
9.工业上常采用NaOH溶液吸收工业尾气中的NO和NO2,其原理如下。
反应Ⅰ:NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O
反应Ⅱ:2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O
NaOH溶液浓度越大黏稠度越高。控制其他条件不变,将NO和NO2体积比为1∶1、2∶1的混合气体分别通过体积相同、浓度不同的NaOH溶液后,氮氧化物吸收率变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.曲线Ⅰ表示NO和NO2体积比为1∶1的混合气体吸收率的变化
B.当NaOH浓度高于1.25 mol·L-1时,吸收率下降的原因可能是NaOH溶液黏稠度过高,不利于氮氧化物气体的吸收
C.向NO和NO2体积比为2∶1的混合气体中通入少量O2,可提高氮氧化物的吸收率
D.将1 mol NO和3 mol NO2混合气体通入足量NaOH溶液中完全吸收,所得溶液中=2∶1
10.[2024·湖南长沙周南中学模拟] 某小组的同学欲探究NH3经一系列反应得到HNO3和NH4NO3的过程。NH3的转化过程如图所示。
甲、乙两同学分别按如图所示装置进行实验。
用于A、B装置中的可选药品:浓氨水、30%H2O2溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO2。
(1)装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为 。
装置E有多种作用,下列关于装置E的作用或其中所盛液体的说法中,不正确的是 (填字母)。
a.使氨气和氧气充分混合
b.控制通入氨气和氧气的体积比
c.平衡装置内的压强
d.锥形瓶内液体是饱和食盐水
(2)甲同学先点燃酒精灯,再打开K1、K2、K3、K4,反应一段时间后,成功模拟了反应过程,并将实验中产生的气体持续通入装置H一段时间后,H中的溶液变成蓝色,则其中铜片所参与反应的离子方程式为 。若制得的氨气仅按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的顺序完全转化为硝酸,欲使装置H中所得溶液为纯净的CuSO4溶液(忽略Cu2+的水解),理论上所需氨气在标准状况下的体积为 L(假设硝酸与铜反应产生的还原产物全部排出反应装置)。
(3)乙同学为模拟过程Ⅳ的反应,在甲同学操作的基础上对该装置进行了下列各项中的一项操作,使G处圆底烧瓶中产生大量白烟,你认为这项操作是 (填字母)。
a.关闭K3并熄灭酒精灯
b.关闭K4并熄灭酒精灯
c.关闭K3、K4并熄灭酒精灯
(4)丙同学认为该系统实验装置存在一处明显的设计缺陷,你认为该设计缺陷是 。
