2026高中化学人教版（2019）必修第二册 课堂讲义第五章章末整合提升 体系构建 主题探究（含答案）

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1.联系“价—类”二维图理解硫及其化合物的性质 2.借助“价—类”二维图理解氮及其化合物的性质 3.根据元素周期表位置视角认识硅及其化合物 硫、氮化合物的转化及在 “汽车尾气处理”中的应用 　　汽车尾气是主要的大气污染源，通过对汽车尾气的分析，发现其中的CO、碳氢化合物和氮氧化物（NOx）、微粒等是污染大气最严重的物质。目前较为成熟的尾气处理技术有二次空气喷射技术、颗粒物捕集技术、热反应器技术、三元催化净化技术等。 【探究1】　SO2和NOx形成大气颗粒物 结合下列大气颗粒物的形成示意图，回答问题： （1）写出NOx在大气中变化的化学方程式：　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。 （2）过度施用氮肥，是否会促进霾的形成？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。 提示：（1）4NOx＋（5－2x）O2 2N2O5　N2O5＋H2O 2HNO3 （2）过度施用氮肥，挥发至大气中的NH3与硫酸、硝酸生成盐，形成的无机颗粒物会加剧霾的形成 【探究2】　汽车尾气处理技术 1.SCR和NSR技术 SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。 （1）SCR（选择性催化还原）工作原理 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：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②反应器中NH3还原NO2的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成（NH4）2SO4，使催化剂中毒。用化学方程式表示（NH4）2SO4的形成：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ④尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素（M＝60 g·mol－1）含量的方法如下： 取a g尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的V1 mL c1 mol·L－1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L－1 NaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是　　。 提示：①CO（NH2）2＋H2O △ CO2↑＋2NH3↑ ②8NH3＋6NO2催化剂 7N2＋12H2O ③2SO2＋O2＋4NH3＋2H2O 2（NH4）2SO4 ④6c1V1－3c2V2a％ （2）NSR（NOx储存还原）工作原理 NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。 ①通过BaO和Ba（NO3）2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba（NO3）2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba（NO3）2的物质的量之比是　　　　。 ③还原过程中，有时会产生笑气（N2O）。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO 与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整： 提示：①BaO　②8∶1 ③415NO＋4NH3＋3O2催化剂 415NNO＋6H2O 2.脱硫脱硝 目前对大气中汽车排放尾气中SO2和NOx的外部处理可用湿法氧化吸收，常用的氧化剂有双氧水、NaClO2、KMnO4、O3等。 一种ClO2气相氧化法烟气脱硝反应机理如下： ①NO（g）＋ClO2（g） NO2（g）＋ClO（g） ②NO（g）＋ClO（g） NO2（g）＋Cl（g） ③Cl（g）＋ClO2（g） 2ClO（g） （1）已知脱硫的过程与其类似，请写出ClO2气相氧化法脱硫的反应机理。 （2）思考脱硝脱硫过程最终生成的NO2或SO3如何转化，写出反应的化学方程式。 提示：（1）脱硫过程： ①SO2（g）＋ClO2（g） SO3（g）＋ClO（g） ②SO2（g）＋ClO（g） SO3（g）＋Cl（g） ③Cl（g）＋ClO2（g） 2ClO（g） （2）转化为硝酸或硫酸。 3NO2＋H2O 2HNO3＋NO SO3＋H2O H2SO4 1.SO2属于严重的大气污染物，可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染，其反应原理可分为两步，过程如图所示。下列说法正确的是（　　） A.可用CuSO4溶液检验X气体生成 B.大气中的SO2必须氧化成SO3才能形成酸雨 C.在100～200 ℃温度时发生的是置换反应 D.工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO2 解析：A　根据图可知，在300 ℃时，SO2和H2反应生成H2S，在100 ℃到200 ℃时，H2S和SO2反应生成S和水，故X为H2S，硫酸铜和硫化氢反应生成硫化铜沉淀和硫酸，可用CuSO4溶液检验，A正确； SO2可以和水反应生成H2SO3，H2SO3可以被氧气氧化为H2SO4，B错误；在100～200 ℃温度时SO2化合价降低，X化合价升高，反应为2H2S＋SO2 3S＋2H2O，不属于置换反应，C错误；浓硝酸处理工业尾气中的SO2会生成氮氧化物，污染环境，D错误。 2.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： （1）从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有　SO2、SO3、N2O5　（写化学式，下同）。 （2）图中物质溶于水溶液呈碱性的是　NH3　。 （3）写出工业中SO2转化为SO3的化学方程式：2SO2＋O22SO3　。 （4）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4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O（用化学方程式表示）。 （5）氨与一氧化氮（NO）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6NO＋4NH35N2＋6H2O。 解析：（1）酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，符合要求的有SO2、SO3和N2O5。 （5）氨中的氮为－3价，一氧化氮中的氮为＋2价，因此二者可以在一定条件下发生归中反应得到氮气：6NO＋4NH3一定条件 5N2＋6H2O。 3.经研究灰霾中细颗粒物的成因，部分分析如图所示。 （1）根据图中信息可以看出，下列哪种气体污染物不是由机动车行驶造成的　a　（填字母）。 a.SO2 b.NOx c.VOCs d.NH3 （2）大量行驶的机动车是污染源之一。汽车发动机废气稀燃控制系统主要工作原理如图所示。写出稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程式2NO＋O2 2NO2。 （3）科学家经过研究发现中国霾呈中性，其主要原因如下图所示： 请判断A的化学式　SO42－　，并说明判断理由：因为反应前S为＋4价，N为＋4价，反应后HONO中N元素为＋3价，化合价降低；则必有元素化合价升高，是S元素从＋4价升高到＋6价，以SO42－形式存在。 解析：（1）根据示意图可知，SO2不是由机动车行驶造成的。 （2）稀燃过程中NO发生的主要反应的化学方程式为2NO＋O2 2NO2。 4.氨的循环和转化对生产、生活有重要价值。某工厂制硝酸的流程如图所示。 （1）写出“氧化炉”中反应的化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。 （2）写出吸收塔中合成HNO3的化学方程式：4NO＋3O2＋2H2O 4HNO3（或NO NO2 HNO3分步）。 （3）“吸收塔”排出的尾气中会含有NO、NO2等氮氧化物，为消除它们对环境的影响，通常用纯碱溶液吸收法。请写出足量纯碱溶液吸收NO2的化学方程式（已知产物之一为NaNO2）：2NO2＋2Na2CO3＋H2O NaNO2＋NaNO3＋2NaHCO3。 （4）为减轻汽车尾气中NO和CO对环境的污染，可在汽车排气管上安装催化转化器，主要发生的反应是2NO＋2CON2＋2CO2。 ①已知断裂1 mol相应化学键需要的能量如表： 若消耗1 mol NO，放出热量369 kJ，则表格中的a为　799　。 ②某次实验中测得容器内NO和N2的物质的量随时间变化如图。图中b点对应的速率关系是v正　＞　v逆（填“＞”“＜”或“＝”，下同），d点对应的速率关系是v正（NO）　＞　v逆（N2）。 解析：（1）“氧化炉”中氨气发生催化氧化生成一氧化氮和水，反应的化学方程式为4NH3＋5O2催化剂△4NO＋6H2O。 （2）吸收塔中一氧化氮和氧气生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，吸收塔中总反应的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O 4HNO3。 （3）足量纯碱溶液吸收NO2生成硝酸钠、亚硝酸钠、碳酸氢钠，反应的化学方程式为2NO2＋2Na2CO3＋H2O NaNO2＋NaNO3＋2NaHCO3。 （4）反应放出的热量＝成键放出的总能量－断键吸收的总能量，若消耗1 mol NO，放出热量369 kJ，则消耗2 mol NO放出热量为738 kJ，则有1 mol×946 kJ·mol－1＋2 mol×2×a kJ·mol－1－（2 mol×630 kJ·mol－1＋2×1 072 kJ·mol－1）＝738 kJ·mol－1，解得a＝799；b点后NO物质的量减小、N2物质的量增大，说明反应正向进行，故b点对应的速率关系是v正＞v逆，d点时NO的物质的量不再发生变化，说明反应到达平衡，d点对应的速率关系是v正（NO）＝2v逆（N2），则v正（NO）＞v逆（N2）。化学键（CO气体）（NO气体）键能/（kJ·mol－1）1 072630946a