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    【同步讲义】高中化学(沪科版2020)必修第一册--3.3.2 氮循环 讲义

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    这是一份【同步讲义】高中化学(沪科版2020)必修第一册--3.3.2 氮循环 讲义,文件包含同步讲义高中化学沪科版2020必修第一册--332氮循环学生版docx、同步讲义高中化学沪科版2020必修第一册--332氮循环教师版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共27页, 欢迎下载使用。

    3.3.2  循环

    知识点01  氮及其化合物的相互转化

    【即学即练1氮及其化合物的转化关系如图所示。

    则下列说法不正确的是

    A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径

    B.路线是雷电固氮生成硝酸的主要途径

    C.上述所有标号的反应都是氧化还原反应

    D.氮气可在足量的氧气中通过一步反应生成NO2

     

    知识点02  氮氧化物对环境的污染及防治

    1.常见的污染类型

    光化学烟雾:NOx在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系列光化学反应,产生一种有毒的烟雾。

    酸雨:NOx排入大气中后,与水反应生成HNO3HNO2,随雨雪降到地面。

    破坏臭氧层:NO2可使平流层中的臭氧减少,导致地面紫外线辐射量增加。

    NO与血红蛋白结合使人中毒。

    2.常见的NOx尾气处理方法

    碱液吸收法

    2NO22NaOH===NaNO3NaNO2H2O

    NO2NO2NaOH===2NaNO2H2O

    NO2NO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),一般适合工业尾气中NOx的处理。

    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)NOxCO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2CO2,一般适用于汽车尾气的处理)

    【即学即练2汽车尾气中的氮氧化合物NOx与大气中的NH3发生如下作用,形成一种雾霾。

    NOxN2O5HNO3(一种雾霾)

    有关该雾霾的叙述正确的是

    ANOx为酸性氧化物,可形成酸雨

    B.反应是氧化还原反应

    CNH3是形成该雾霾的催化剂

    DNH3可能来自过度施用氮肥

     

    常见考法一  氮及其化合物的相互转化

    【例1研究氮及其化合物的性质,可以有效改善人类的生存环境。氮元素化合价-物质类别关系图如图

    回答下列问题:

    (1)在催化剂和加热的条件下,物质A生成NO是工业制硝酸的重要反应,化学方程式是_______

    (2)在加热条件下,物质C的浓溶液与碳单质反应,写出反应的化学方程式:_______

    (3)实验室中,检验溶液中含有NH4+的操作方法是_______

    (4)物质B为红棕色气体,写出该物质与水反应的离子方程式:_______,当反应消耗0.15 mol物质B时,转移电子的物质的量为_______

    必杀技 

    需要掌握的氮的化合物有:氨气、铵盐、一氧化氮、二氧化氮、硝酸。

    【同步练习1自然界中氮的部分循环过程如图,有关说法正确的是

    A.过程均属于自然固氮

    BX→Y发生化合反应

    CNH3→N发生氧化还原反应

    D.若为硫循环,X在空气中点燃可得Y

     

     

     

     

    常见考法  氮氧化物对环境的污染及防治

    【例21可吸入颗粒物是物质燃烧时产生的粒状漂浮物,颗粒很小,它与空气中SO2O2接触时,SO2部分转化为SO3,使空气酸度增加,形成酸雨。其中可吸入颗粒物所起的主要作用是________

    A氧化剂      B还原剂      C吸附剂      D催化剂

    2空气中NO2含量增加可引发的环境问题是_____________________

    3汽车尾气是城市空气的主要污染源之一,含有烃类、COSO2NO等物质,其中容易导致二次污染的物质是________。产生氮氧化物的主要原因是________

    A燃烧含氮化合物燃料引起的        B燃烧含铅汽油引起的

    C由于燃烧不充分引起的             D在气缸中氮气被氧化生成的

    必杀技 

    1硝酸型酸雨的形成过程

    汽车尾气→NO→NO2→HNO3

    2常见的环境污染

    环境污染

    形成原因

    主要危害

    温室效应

    大气中CO2含量不断增加

    全球变暖,冰川融化

    酸雨

    SO2和氮氧化物的排放

    土壤酸化,腐蚀建筑物

    光化学烟雾

    氮氧化物和碳氢化合物的排放

    危害人体健康和植物生长

    臭氧空洞

    氮氧化物和氟氯代烃的排放

    地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧

    赤潮和水华

    含磷洗衣粉的大量使用及废水的任意排放

    使藻类过度繁殖,水质恶化,发生在海水中为赤潮,淡水中为水华

    白色污染

    聚乙烯塑料的大量使用、任意丢弃

    破坏土壤结构和生态环境

     

    【同步练习2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

    ANO2SO2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NOSO2PM2.5

    C植物直接吸收利用空气中的NONO2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

     

     

     

     

     

    题组A  基础过关练

    1下列关于自然界中氮循环的说法错误的是

    A. 氮肥均含有NH4+

    B. 雷电作用固氮中氮元素被氧化

    C. 碳、氢、氧三种元素参与了自然界中氮循环

    D. 合成氨工业的产品可用于侯氏制碱法制备纯碱

    2下列关于含氮化合物的说法错误的是

    A工业上可使用液氨作制冷剂

    BNO2能导致光化学烟雾

    C浓硝酸可用铝槽车运输

    D硫酸铵又称肥田粉属于硝态氮肥

    3自然界的氮循环如图所示。下列说法中,错误的是

    A.工业合成氨属于人工固氮

    B.雷电作用下N2O2发生化学反应

    C.在氮循环过程中不涉及氧化还原反应

    D.含氮无机物与含氮有机化合物可相互转化

    4下列说法正确的是

    ACONONO2都是大气污染气体,在空气中都能稳定存在

    BNO可用于某些疾病的治疗

    CNO2通入FeSO4溶液中始终无明显现象

    D.常温常压下,NO不能与空气中的氧气直接化合

    5NO在人体内起着多方面的重要生理作用。下列关于NO的说法错误的是

    ANO是具有刺激性气味的红棕色气体

    BNO是汽车尾气的有害成分之一

    CNO常温下遇到O2就化合成NO2

    DNO2与水反应,有NO生成

    6自然界中氮的部分循环过程如图,有关说法正确的是


    A过程和过程均属于自然固氮

    BX转化为Y的反应原子利用率为100%

    CN转化为NH3M均发生氧化还原反应

    D若为硫循环,X在空气中点燃可得Y

    7.自然界的氮循环如图所示,下列说法正确的是

    AN2O2反应生成NO2是大气固氮

    B中合成氨属于人工固氮

    C中的氮元素被氧化

    D.氮循环过程中没有氧元素参加

    8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图表示.下列关于海洋氮循环的说法正确的是


    A. 均属于固氮反应

    B. 海洋中的氮循环起始于氮的氧化

    C. 海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与

    D. 反应的离子方程式可能为:4NH4++5O2 = 2NO2- +6H++N2O+5H2O

    9氮元素是地球上含量丰富的一种元素,氮单质及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题:

    (1)请写出工业固氮的化学方程式:                               

    (2)下列有关氮元素的说法正确的是     

    A.氮气因为其化学性质不活泼,可以做保护气,比如充填食品包装,充填电灯泡等

    B.医学上常用液氮作冷冻剂,在冷冻麻醉条件下做手术,是利用氮气化学性质的不活泼性

    C.氮、磷、钾是植物生长必需的营养元素

    D.NO2与水反应制取硝酸时,水做还原剂

    (3)豆科植物种植时不需施加氮肥的原因是                              

     

    题组B  能力提升练

    10海洋生物参与氮循环过程如图所示其它含氮物质不参与反应。下列说法错误的是


    A. 以上六种含氮微粒,共呈现了氮的五种价态

    B. 反应若生成等质量的N2,反应转移的电子数多

    C. 反应中若N2H4O2反应,则N2H4作还原剂

    D. 反应~中只有1个非氧化还原反应

    11雾霾含有大量的污染物SO2NO。工业上变为宝,吸收工业尾气SO2NO,可获得Na2S2O4NH4NO3产品的流程图如图(Ce为铈元素)

    下列说法错误的是

    ANa2S2O4S元素的化合价为+3

    B.装置消耗36 g水生成4NAH(NA代表阿伏加德罗常数的值)

    C.装置进行电解,Ce3在阴极反应,使Ce4得到再生

    D.装置获得粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等

    12.(1氮的氧化物是主要的大气污染物,对大气的影响之一是导致酸雨。

    用化学方程式表示NO2形成酸雨的原因                                             ,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为          

    2实验室常用的几种气体发生装置如图ABC所示:

    实验室可以用BC装置制取氨气,如果用C装置,通常使用的药品是______

    如图1是某学生设计收集氨气的几种装置,其中可行的是______

    3某兴趣小组用如图装置制备氨气,并探究氨气的还原性并检验产物。

    实验现象为:黑色CuO变为红色;白色无水CuSO4粉末变为蓝色;同时生成一种无色气体,该气体无污染。请写出氨气与CuO反应的化学方程式                                    

    该装置中碱石灰的作用是干燥氨气,无水CuSO4检验反应有水的生成,该装置存在明显缺陷,请提出改进意见                                   

    有同学认为:NH3CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O已知:在酸性溶液中

    Cu2O+2H+ = Cu+Cu2++2H2O,请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O______

     

    13.氮氧化合物NOx表示是大气污染的重要因素,根据NOx的性质特点,开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。

    (1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如,4NH36NO5N26H2O

    写出氨气转化NO2的化学方程______________,氧化产物与还原产物的质量之比为________

    (2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。

    NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为11,写出该反应的化学方程式: _____________________________________________________________________

    NONO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式是__________

     

    14氮氧化物进入大气后,不仅会形成硝酸型酸雨,还可能形成光化学烟雾,对含有氮氧化物的废气进行处理。

    NO2NO2NaOH===2NaNO2H2O(ⅰ)

    2NO22NaOH===NaNO2NaNO3H2O(ⅱ)

    (1)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物,反应的化学方程式如下:

    在反应(ⅰ)中,氧化剂是________。在反应(ⅱ)中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为________

    由反应(ⅱ)判断二氧化氮是否为酸性氧化物?解释原因___________________

    (2)汽车尾气中含有CONO,消除这两种物质对大气的污染的方法是安装催化转化器,使它们发生反应消除污染,试写出该反应的化学方程式__________________________

    (3)目前有一种治理方法是在一定条件下,用氨气将氮氧化物转化为无污染的物质,请写出NO2发生该反应的化学方程式_________________________________________________________

     

    题组C  培优拔尖练

    15.在一定温度和催化剂作用下,NONH3可以发生反应生成N2H2O。现有NONH3的混合物1mol,充分反应后所得产物中,经还原得到的N2比经氧化得到的N21.4g。已知反应的化学方程式:4NH3+6NO5N2+6H2O,则下列说法正确的是

    A.当转移的电子数约为3.612×1023时,则标况下有4.48L氨气被还原

    B.氧化产物和还原产物的物质的量比为32

    C.若以上反应进行完全,原混合物中NONH3的物质的量之比为可能为37

    D.若有混合物中有0.2molNH3,则参与反应的NO0.8mol

     

    16.空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气,氨气是重要的化工原料,通过氨氧化法去可制得硝酸,反应过程如图:

    N2NH3NONO2HNO3

    硝酸是一种强氧化性酸,制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物,应处理后才能排放。下列说法不正确的是

    A.常温下,浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中

    BBaSO3固体能溶于稀硝酸,生成Ba(NO3)2,放出SO2气体

    C.工业上,当转化的反应达到平衡时,需不断地从混合气体中分离出NH3,将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率

    D.转化中,当V(NO2)V(O2)=41时,理论上NO2全部转化为HNO3

     

    17.硝酸铵是一种常用的化肥,其工业生产流程如下图。请回答下列问题。

    (1)写出反应容器B中发生反应的化学方程式:_______________________________________________

    (2)吸收塔C中通入空气的目的是________________________CD两个反应容器中发生的反应,属于氧化还原反应的是________(填反应容器代号)

    (3)浓硝酸一般保存在棕色试剂瓶里,并放置在阴凉处,用化学方程式解释原因:_____________________

    (4)金属铜与稀硝酸反应的离子方程式是______________________,该反应中稀硝酸表现的性质是________________

    18.含氮化合物的处理对环境保护意义重大。

    (1)H2CO催化还原NO均能达到消除污染的目的,反应的氧化产物为_______

    (2)实验室常用NaOH溶液吸收NOx(NONO2的混合气体),反应的化学方程式如下:(已知NO不能与NaOH溶液反应,不考虑NO2N2O4的转化)

    NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O

    2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

    NOx能被NaOH溶液完全吸收,则x的取值范围为_______

    nmolNaOH恰好完全反应,则被吸收的NOx的体积为_____L(标准状况)

    (3)V2O5作催化剂,NH3NO还原成N2的一种反应历程如图-1所示,则总反应方程式为_____

    (4)一种将氨氮(NH4+ )废水中的氮元素转变为N2脱除的机理如下:

    已知:氧气浓度越高,厌氧氨氧化菌活性越低。

    参与I中反应的n(NH4+)n(O2)=_______

    废水溶解氧浓度(DO)对氮的脱除率的影响如图-2所示。当1mg/LDO2mg/L时,随着DO的增大氮的脱除率下降,其原因可能是_______________________________________________________

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