階段性復習題型歸納二氮與社會可持續發展

?題型01氮及其化合物的物理性質和用途

?題型02氮及其化合物的化學性質

?題型03氮及其化合物的轉化關系

?題型04工業合成氨與硝酸制備

?題型05與氮有關的反應機理分析

?題型06氮氧化物的無害化處理

?題型07有關氮及其化合物的實驗探究

?題型08有關硝酸反應的計算題

舉一反三

?題型01氮及其化合物的物理性質和用途

【典例1】下列有關含氮化合物的性質與用途具有對應關系的是

A.NH4HCO3受熱易分解，可用作化肥

B.鐵能與冷的濃硝酸反應，可用于制備氫氣

C.NH3具有氧化性，可用于生產硝酸

D.液氨汽化時吸收大量的熱量，可用作制冷劑

【答案】D

【解析】A.NH4HCO3受熱易分解與用作化肥無關，NH4HCO3用作化肥是因為含有N元素，故不選A；

B.鐵在冷的濃硝酸中鈍化，故不選B；

C.NH3具有還原性，可用于生產硝酸，故不選C；

D.氨氣易液化，液氨汽化時吸收大量的熱量，可用作制冷劑，故選D；

選D。

【變式1-1】下列含氮物質的性質與用途具有對應關系的是

A.2化學性質穩定，可用于食品保鮮B.NH3具有還原性，可用作制冷劑

C.HNO3與水互溶，可用于制造硝酸鹽D.NH4HCO3受熱易分解，可用作氮肥

【答案】A

【解析】A.用化學性質穩定，可以作保護氣，且無毒，可用于食品保鮮，具有對應關系，A符合題意;

B.NH3具有還原性，可以作還原劑，NE易液化，氣化時吸收大量的熱，可用作制冷劑，不具有對應關系,

B不符題意；

C.HNO3與水互溶，配制一定比例的硝酸溶液，HNC>3與堿性氧化物、部分鹽、堿反應產生硝酸鹽，因此

可用于制造硝酸鹽，不具有對應關系，C不符題意；

D.NH4HCO3中的氮以鏤根的形式存在，易被植物吸收，可用作氮肥，不具有對應關系，D不符題意；

答案選A。

【變式1-2】下列有關物質性質與用途具有對應關系的是

A.通常情況下N2的化學性質很穩定，因此N?可在焊接金屬時作保護氣

B.錢鹽受熱易分解，實驗室可利用NH4cl固體分解制取氨氣

C.鐵、鋁常溫下與濃硝酸不反應，可用鐵質或鋁制容器盛放濃硝酸

D.濃硫酸具有吸水性，可用來干燥氨氣

【答案】A

【解析】A.M中氮原子之間存在氮氮三鍵，通常情況下N2的化學性質很穩定，因此N?可在焊接金屬時

作保護氣，A正確；B.鏤鹽的熱穩定性差，受熱易分解，但實驗室利用NH4cl和氫氧化鈣固體反應制備氨

氣，不是利用NH4cl固體分解制取氨氣，B錯誤；C.鐵、鋁常溫下遇濃硝酸鈍化，屬于化學變化，C錯誤；

D.濃硫酸能與氨氣反應，不能干燥氨氣，D錯誤；故選A。

?題型02氮及其化合物的化學性質

【典例2】下列敘述不正確的是

A.NH3的噴泉實驗說明氨氣極易溶于水

B.NO和NH3均可用排空氣法收集

C.NH3中的N元素只具有還原性

D.NH3遇到揮發性強酸能產生白煙

【答案】B

【解析】A.NH3的噴泉實驗說明氨氣極易溶于水，A項正確；

B.NO能被氧氣氧化生成NO2，所以不能用排空氣法收集，NE可用向下排空氣法收集，B項錯誤；

C.NH3中的氮元素為-3價，為氮元素的最低價，只具有還原性，C項正確；

D.NE遇到揮發性強酸能產生白煙，如與濃鹽酸相遇產生氯化鏤而產生白煙，D項正確；

答案選B。

【典例3】下列除去雜質的操作方法正確的是

A.NO中有少量的NO2：用水洗滌后再干燥

B.食鹽中有少量的NH￡1：加過量的燒堿溶液后加熱蒸干

C.2中有少量的通過足量灼熱的氧化銅

D.硝酸中溶有少量BaCb，可向硝酸中加入適量硫酸溶液

【答案】A

【解析】A.雜質NO2與水反應產生HNO3、NO,因此將混合氣體通過水后可以除去NO2,然后干燥，就

得到純凈NO氣體，A正確；

B.NH4C1：加過量的燒堿后溶液中混有過量NaOH,又引入了新的雜質，不能達到除雜、凈化的目的，B

錯誤；

C.02與足量灼熱的氧化銅不能反應，因此不能達到除雜凈化的目的，c錯誤；

D.BaCb與適量硫酸反應產生BaSC)4沉淀和HC1,會引入新的雜質HC1,不能達到除雜凈化的目的，D錯

誤；

故合理選項是A。

【變式2-1］人類的認識依賴于生產活動。下列生產活動與所述的化學知識關聯正確的是

選項生產活動化學知識

A向薯片袋內充入氮氣氮氣無色無味

B用鐵罐車運輸濃硝酸常溫下，鐵遇濃硝酸發生鈍化

C用氨水處理二氧化硫煙氣氨水具有揮發性

D施用鏤態氮肥時，要避開草木灰鏤態氮肥受熱易分解

【答案】B

【解析】A.用氮氣來保存薯片，與氮氣的化學性質穩定有關，與其鹽酸無關，A錯誤；

B.鐵在常溫時遇到濃硫酸會鈍化，可以用用鐵罐車運輸濃硝酸，B正確；

C.氨水具有堿性，可以吸收二氧化硫煙氣，C錯誤；

D.草木灰溶于水顯堿性，鏤態氮肥中的錢根離子遇草木灰容易生成氨氣而使其失效，D錯誤；

故選B。

【變式2-2］下列敘述不正確的是

A.NH3易液化，液氨常用作制冷劑

B.稀硝酸和鐵反應產生的氫氣可為工業制氨提供原料

C.錢鹽受熱易分解，因此貯存鏤態氮肥時要密封保存

D.NO2和NO都不是堿性氧化物

【答案】B

【解析】A.NH3易液化，液氨氣化時吸收大量的熱，使周圍環境溫度降低，因此液氨常用作制冷劑，A正

確；

B.稀硝酸和鐵反應生成一氧化氮，不能生成氫氣，B錯誤；

C.受熱易分解的物質貯存時，要密封保存，并放在陰涼通風處，鏤鹽受熱易分解，因此貯存鏤態氮肥時要

密封保存，并放在陰涼通風處，C正確；

D.NOz和NO都不能和酸反應生成相應的鹽和水，都不是堿性氧化物，D正確；

故選B。

【變式2-3］氮及其化合物的轉化具有重要應用。下列說法不正確的是

A.自然固氮、人工固氮都是將N?轉化為NR

B.侯氏制堿法以H?。、NH3ACO2、NaCl為原料制備NaHCOs和NH4cl

C.工業上通過NH3催化氧化等反應過程生產HNO3

D.多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循環”

【答案】A

【解析】A.自然固氮是將N2轉化為含氮化合物，不一定是轉化為NH3,比如大氣固氮是將N2會轉化為

NO,A錯誤；

B.侯氏制堿法以H2O、NH3、CO2、NaCl為原料制備NaHCCh和NH4CI,反應的化學方程式為

H2O+NH3+CO2+NaCl=NaHCO3i+NH4Cl,B正確；

催化劑

C.工業上通過NE催化氧化等反應過程生產HNO,相關的化學反應方程式為4NH+5O,^=

33A

4NO+6H2O、2NO+O2=2NO2>3NO2+H2O=2HNO3+NO>4NO2+O2+2H2O=4HNO3,C正確；

D.氮元素在自然界中既有游離態又有化合態，多種形態的氮及其化合物間的轉化形成了自然界的“氮循

環“，D正確；

故選A。

【變式2-4】下列各組離子在堿性條件下可以大量共存，而在強酸性條件下不能大量共存的是

A.K+、Na+、ChSO：B.Ca2+,Fe3+.NO］、CT

C.Ba2+、Na+、「、NO3D.NH：、Fe2+.ChNO；

【答案】C

【解析】A.K+、Na+、ChSO：與OH能大量共存，與H+也能大量共存，A不符合題意；

B.Ca2\Fe3+、N0「Ct中Fe3+與0、不能大量共存,Ca2+>Fe3+>NO］、C1與H+能大量共存，B不符合

題意；

C.Ba2+、Na+、「、NOJ與OH能大量共存，其中NO1在H+環境下具有強氧化性，與發生氧化還原反應

不能大量共存，C符合題意；

D.NH：、Fe2+、C1-,NO；中的NH；、Fe?+與0出都不能大量共存，其中NO］在H+環境下具有強氧化性,

與Fe2+發生氧化還原反應不能大量共存，D不符合題意；

故選C。

?題型03氮及其化合物的轉化關系

【典例4］|（22-23?高一下?江蘇淮安、宿遷七校?期中）在指定條件下，下列選項所示的物質間轉化能實現

的是

Hz

A.NO(g)0>HNO3(aq)B.稀硝酸

Hl

C.NO2(g)0>HNO3(aq)D.NOj(aq)—°i->NOj(aq)

【答案】C

【解析】A.NO不與H2O反應，選項A不符合題意；

B.稀HNC>3與Cu反應生成NO,3CU+8HNO3=3CU(NO3)2+2NOT+4H2O,選項B不符合題意;

C.發生反應為3NO2+H2O2HNO3+NO,能實現轉化，選項C符合題意；

D.NO］中的N為最高價+5價，。3為氧化劑，因此不能生成NO；,選項D不符合題意；

答案選C。

【變式4-1］自然界中的氮循環部分過程如圖所示，有關循環過程的說法中，正確的是

A.固氮過程中，N?可能做還原劑

B.硝化過程的反應物中，NH3屬于鹽

C.反硝化過程中，必須有。2的參與

D.氮元素可通過氨化過程從無機物轉移到有機物中

【答案】A

【解析】A.由圖可知，固氮過程中，氮氣轉化為硝酸根離子、亞硝酸根離子時，氮元素的化合價升高被氧

化，氮氣為反應的還原劑，故A正確；

B.氨氣屬于氣態氫化物，不屬于鹽，故B錯誤；

C.由圖可知，反硝化過程中，硝酸根離子、亞硝酸根離子轉化為氮氣，氮元素的化合價降低被還原，應有

還原劑參與，不可能有氧氣參與，故C錯誤；

D.由圖可知，氮元素可通過氨化過程從有機物轉移到無機物中，故D錯誤；

故選Ao

【變式4-2】用NaOH溶液吸收處理氮氧化物，主要反應為：NO+NO2+2OH=2NO；+H2O,

2NO2+2OH-=NO；+NOJ+H2O,在指定條件下，下列微粒間的轉化能夠實現的是

TT0

NH___N°2----->NB.NO2->NO-

A.3催化劑A2

C.HNO3光照>NOD.SO2NH3H2。>soj

【答案】A

【解析】A.NH3中N元素化合價為-3,NO2中N元素化合價為+4,N%、NCh發生歸中反應生成N2和

NO

HO,NH3二>“人》才能實現,故選A；

2催化劑A

HO

B.NO2和H2O反應生成HNO3和NO,NO2——2—>NO；不能實現，故不選B；

光昭

C.硝酸在光照條件下生成NO2、。2、H2o,HNO3>NO不能實現,故不選C；

D.二氧化硫和過量氨水反應生成亞硫酸筱，SO,NHS^O>so：-不能實現,故不選D；

選A。

【變式4-3】部分含氮物質的分類與相應化合價關系如圖所示。下列推斷不合理的是

A.將足量銅絲插入d的濃溶液只產生c氣體

B.a既可被氧化，也可被還原

C.c溶于水可得d和b

D.自然界可存在2—1)—(2-(1->6的轉化

【答案】A

【分析】根據圖示，a為0價且為單質，則a為N?；b為+2價、c為+4價且都為氧化物，則b為N。、c為

N。2(或N2O4)；d為+5價且為酸，則d為AN。；e為+5價且為鹽，則e為硝酸鹽，據此分析解答。

【解析】A.足量銅絲插入d的濃溶液，先發生CM+4W(濃)=。/("93)2+2"。2個+2凡0,得到氣體c：

NO2,隨著反應進行，c(HVQ)逐漸降低，發生反應3Q/+8引\@=3C“Nq)2+2NOT+4HQ,得到的氣

體變為b：NO,不是只能得到c氣體，A錯誤；B.a為N?,在一定條件下能被氧化：N+O=2N0,

22閃電

催化劑

也可以被還原：N2+3H22NH3,B正確；C.c溶于水與水反應：3NO2+H2O=2HNO.+NO,結合

高溫高壓

分析，C正確；D.在自然界可存在的轉化，即2木。非。2m畋麻硝酸鹽，D

正確；故答案為：Ao

?題型04工業合成氨與硝酸制備

【典例5】氨和硝酸是重要的化工產品，工業合成氨及制備硝酸的流程如圖:

下列說法錯誤的是

A.流程中的轉化涉及復分解反應

B.工業上可用鐵槽車儲運濃硝酸

C.“氨分離器”中主要應用了氨氣易液化的性質

D.為提高氮的利用率，尾氣可循環進入“合成塔”

【答案】A

【分析】氮氣和氫氣在合成塔中合成氨氣，分離出氨氣后，通入空氣氧化氨氣生成一氧化氮，一氧化氮和

水、空氣一起在吸收塔中生成硝酸。

高溫高壓催化劑

【解析】A.流程中的轉化涉及的反應為N2+3H2、停化片、2N%4NH3+5O2^^4NO+6H2O,

4NO+3O2+2H2O=4HNO3,沒有涉及復分解反應，A錯誤；

B.常溫下，濃硝酸能夠使鐵鈍化，工業上可用鐵槽車儲運濃硝酸，B正確；

C.氨氣易液化，將液氨分離出來，剩余的氮氣、氫氣可以循環利用，“氨分離器”中主要應用了氨氣易液化

的性質，C正確；

D.如圖，為提高氮的利用率，尾氣可循環進入“合成塔”，D正確；

故選Ao

【變式4-1］以N?和H?為原料制備HNC>3主要過程如圖所示。已知名為阿伏加德羅常數的值，下列說法不

正確的是

。2OT

NqQ~"BDHNO

H2^~2--C3

A.O.lmolA完全氧化為B和C時，消耗標準狀況下體積為2.8L

B.1.7gA和1.8gC含有的共價鍵數目分別為0.3踵和0.2治

C.0.1molN2和OJmolH2充分反應生成A分子的數目是0.2名

D.O.lmolD與。2、C完全轉化為HNO3時，轉移電子數目為

【答案】C

【分析】氮氣和氫氣反應生成氨氣，即A為NH3,氨氣發生催化氧化，得到NO和H2O,即C為H2O,B

為NO,NO被氧化成NO2,NO2>氧氣、水生成硝酸，據此分析;

催化劑

【解析】A.氨氣與氧氣發生4NH3+5O2^=4NO+6H2。，消耗（Mmol氨氣同時，消耗氧氣的物質的量為

A

0.1x—mol=0.125mol,即標況下消耗氧氣的體積為0.125molx22.4L/mol=2.8L,故A說法正確；B.根據上

4

17g

述分析，A為NH3,C為H2O,1.7g氨氣中所含共價鍵數目為設篇X3XNA=0.3M，1.8g水中所含共價鍵

18H

數目為k/Jx2xNA=0.2M，故B說法正確；C.合成氨是可逆反應，不能進行到底，因此生成氨氣物質

18g/mol

的量小于0.2mol,故C說法錯誤；D.NO?、。2、水反應方程式為4NO2+O2+2H2O4HNO3,消耗O.lmolNCh

轉移電子數目為O.lmolxlxMR.lM，故D說法正確；答案為C。

【變式4-2】空氣中的氮氣可通過人工固氮獲得氨氣，氨氣是重要的化工原料，通過氨氧化法可制得硝酸,

反應過程如圖：

H2、局溫、局壓、催化劑RTTT。2、催化劑、△RTC。2RTC及0、。2TTXTC

N2----------------序西---------^印一一節臉——>NO—定"TNO2一一2r一HNC）3

硝酸是一種強氧化性酸，制硝酸工業產生的尾氣中含有氮氧化物，應處理后才能排放。下列說法不正確的

是（）

A.常溫下，濃硝酸可盛放在鋁制或鐵制容器中

B.BaSCh固體能溶于稀硝酸，生成Ba（NC>3）2，放出SO2氣體

C.工業上，當轉化①的反應達到平衡時，需不斷地從混合氣體中分離出NH3,將未反應的原料氣送回合成

塔以提高原料的利用率

D.轉化④中，當“NO2）：HO2）=4：1時，理論上NO2全部轉化為HNO3

【答案】B

【解析】硝酸是氧化性酸，BaSCh固體能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸鋼，硝酸被還原生成NO,B錯誤。

?題型05與氮有關的反應機理分析

【典例6】科學研究人員提出在有機碳源和微生物的作用下，可以實現大氣中的氮循環（如圖所示），減少對

環境的污染。下列說法正確的是

A.NH；轉化成NO2屬于氮的固定

B.圖中氮的化合價僅有0、+3、+5

C.轉化過程中NO1被甲醇氧化為N2

D.NO2與NH；反應的離子方程式為：NO2+NH：=N2T+2H2O

【答案】D

【解析】A.NH；轉化成NO；不是N由游離態轉化為化合態，不屬于氮的固定，故A錯誤；

B.圖中氮的化合價除有0、+3、+5,圖中還有-3價，故B錯誤；

C.轉化過程中NO3被甲醇還原為N2,故C錯誤；

D.NO2與NH：反應生成氮氣和水，離子方程式為：NO；+NH：=N2T+2H2O,故D正確；

故選D。

【變式5-1】硝酸廠煙氣中含有大量氮氧化物(NOx)。常溫下，將煙氣與H2的混合氣體通入Ce(SC)4)2與

Ce2(SOJ的混合溶液中可實現無害化處理，其轉化過程如圖所示。下列說法正確的是

A.反應I的離子方程式為Ce4++H2=Ce3++2H+

B.反應II中氧化產物與還原產物的物質的量之比為2：1

C.該轉化過程的實質是NO被H2氧化

D.反應過程中混合溶液內Ce3+和Ce4+離子總數一定保持不變

【答案】D

【分析】根據進出圖可知，Ce，+把H2氧化為H+,自身被還原為Ce3+,然后Ce3+在酸性條件下再被NO氧化

為Ce4+,NO被還原為N2，同時還生成水，據此解答。

【解析】A.過程I發生的反應為Ce4+把H2氧化為H+,自身被還原為Ce3+,反應的離子方程式為：2Ce4++

3+

H2=2Ce++2H,故A錯誤；

B.過程II為2NO+4Ce3++4H+=N2+4Ce4++2H2。，氧化產物為Ce，+,還原產物為N2，兩者之比為4：1,故B

錯誤；

C.該轉化過程的實質為NO被H2還原為N2，氏被氧化為水，故C錯誤；

D.處理過程中，Ce3+和Ce4+做催化劑，催化劑在反應前后，質量不變，數量不變，故D正確；

故選D。

【變式5-2】據《環境微生物學》報道，厭氧氨氧化菌中的某些生物酶可以促進H+和0的轉移(如下圖中轉

移路徑a、b和c),從而將污水中的NO；和NH：轉化為N2進入大氣層(具體原理如下圖中反應過程I、II和

III),該污水脫氮技術具有良好的應用前景。下列說法不正確的是

NH：

H20

A.過程I中NO?發生還原反應

B.路徑a和b中轉移的H+數目相等

C.過程II中參與反應的n（N0）:n（NH：）=l:4

D.過程I-III的總反應為NO/NH：=N2T+2HQ

【答案】C

【解析】A.過程I中NO；轉化為NO,N元素化合價降低，發生還原反應，A正確；

B.由圖示可知，過程I中NO：在酶1的作用下轉化為NO和H2O,反應的離子方程式為

+

NO2+2H+e=NO+H2O,a過程生成ImolNO轉移2moiH+,過程II中NO和NH：在酶2的作用下發生反應

+

生成N2H4和HzO,反應的離子方程式為：NH：+NO+2H+3e=N2H4+H2O,b過程消耗ImolNO轉移

2moiH+,轉移H+數目相等，B正確；

+

C.過程n中發生的離子反應為：NH：+NO+2H+3e=N2H4+H2O,n（NO）:n（NH：）=l:l,C錯誤；

D.據圖可知經過過程I至肛H,NH；和NO］發生反應生成N2和水，離子方程式為：

NO；+NH；=N2T+2H2O,D正確；

故選C。

?題型06氮氧化物的無害化處理

【典例7】某工廠擬綜合處理含NH；廢水和工業廢氣（主要含N2、CO?、SO?、NO、CO,不考慮其他成分）,

設計了如圖流程。已知：NO+NO2+2OH-=2NO-+H2O,下列說法正確的是

A.固體1中主要含有CaCCh、CaSO4

B.捕獲劑所捕獲的氣體主要是CO

C.X可以是空氣，且需過量

+

D.處理含NH；廢水時，發生的反應：NH>5NO-+4H=6NOT+4H2O

【答案】B

【解析】A.固體1是二氧化碳、二氧化硫和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣、亞硫酸鈣，因此固體1中主要含

有CaCC>3、CaSO3,故A錯誤；

B.氣體1中NO和氧氣和NaOH反應生成NaNO2,因此氣體2主要是CO和N2,而捕獲劑所捕獲的氣體

主要是CO,故B正確；

C.NO+NO2+2OH-=2NO；+H2O,X可以是空氣，但只能適量，過量就會生成硝酸鈉，故C錯誤；

D.處理含NH：廢水時，鏤根和亞硝酸根反應生成氮氣，其發生的反應：NH：+NO-=N2T+2H2O,故D錯

誤。

綜上所述，答案為B。

【典例8】我國空氣質量預報的內容主要包括三個方面：二氧化硫、氮氧化物（NO*）、懸浮顆粒物等三種大

氣污染物的濃度。

（1）與氮氧化物有關的全球或區域性大氣環境問題有—（填字母序號）。

a.酸雨b.沙塵暴c.光化學煙霧d.溫室效應

（2）為了降低汽車尾氣對大氣的污染，目前最有效的方法是給汽車安裝尾氣凈化裝置。它能將尾氣中的CO

和NO在催化劑作用下，發生反應轉化為無害氣體，其反應的化學方程式為o

（3）酸雨是指pH<5.6的降水，主要是由人為排放到大氣中的等酸性氣體轉化而成的。在煤中加入適

量的石灰石就可以減少酸雨的危害，則發生反應的化學方程式為o

【答案】（1）ac

催化劑

（2）2NO+2CON2+2CO2

AA

=

（3）二氧化硫SO2+CaCO3CaSO3+CO2或2SO2+2CaCO3+O2=2CaSO4+2CO2

【解析】（1）氮氧化物會造成硝酸型酸雨以及光化學煙霧等環境問題，所以氮氧化物造成的環境問題為,

故選ac<,

催化齊!J

（2）CO和NO在催化劑作用下發生反應轉化為無害氣體N2和CO2，化學方程式為：2NO+2c

A

N2+2CO2O

（3）酸雨是指pH<5.6的降水，主要是由人為排放到大氣中的二氧化硫等酸性氣體轉化而成的。在煤中加

A

入適量的石灰石就可以減少酸雨的危害，則發生反應的化學方程式為SO2+CaCO3=CaSO3+CC>2或

A

2SO2+2CaCO3+O2=2CaSO4+2CO2。

【變式6-1】工業廢水中的氨氮（以NH3、NH：形式存在），可通過微生物法或氧化法處理，使水中氨氮達到

國家規定的排放標準。

(1)微生物法:酸性廢水中的部分NH：在硝化細菌的作用下被氧氣氧化為NO；,NO；再與NH：作用生成N2。

①NH：轉化為NO,的離子方程式為o

②NO；與NH：在轉化為N2的反應中消耗NO］與NH：的物質的量之比為。

(2)次氯酸鈉氧化法：向氨氮廢水中加入NaClO,氨氮轉化為N?而除去。

①NaClO氧化NH3的離子方程式為。

②一定pH下，NaClO的投加量對污水中氨氮去除率的影響如圖所示。當加(NaCl。):加(NH3)>7.7時，總

氮的去除率隨加(NaClO):加(NH3)的增大不升反降的原因是。

100F』?■*

%

>、9o

健

蟲8O?-氨氮去除率

一總氮去除率

701------1------，------1------1~

7.07.47.88.28.6

w(NaC10):w(NH3)

(3)活性炭-臭氧氧化法：活性炭-臭氧氧化氨氮的機理如圖所示。*表示吸附在活性炭表面的物種，?H為

羥基自由基，其氧化性比更強。

①活性炭-臭氧氧化氨氮的機理可描述為。

②其它條件不變調節廢水的pH,廢水中氨氮去除率隨pH的變化如圖所示。隨pH增大氨氮去除率先明顯

增大，后變化較小，可能的原因是

78910111213

pH

硝化細菌

【答案】(1)NH：+2O,NO：+H,O+2H+3：5

-

(2)3C1O+2NH3=3Cf+N2+3H2ONaClO將部分氨氮氧化為NO；、NO-留在廢水中

（3）。3與活性炭表面吸附的OH-作用生成OH,QH將活性炭表面吸附的NH：轉化為N?隨pH增大,

活性炭上吸附的OH-增多，生成QH增多；pH繼續增大時，OJT將NH：轉化為NH，不利于活性炭對氨

氮的吸附

【解析】（1）①NH：轉化為NO3,N元素化合價從-3升高到+5價，氧元素從0價降低到-2價，則按得

硝化細菌

失電子數守恒、電荷守恒、元素質量守恒得離子方程式為NH：+2O2^^=NO；+HQ+2H+。

②NO3與NH；在轉化為N2的反應中，NO；中N元素化合價從+5降低到0價，NH：中N元素化合價從-3

升高到0價，按得失電子數守恒、消耗NO；與NH：的物質的量之比為3：5。

（2）①C1CF氧化氨氣為氮氣，反應中，氮元素從-3價升高到0價、氯元素從+1價降低到-1價，則按得失

電子數守恒、元素質量守恒、電荷守恒得離子反應方程式為：3C1O-+2NH3=3Cr+N2+3H2Oo

②一定pH下，NaClO的投加量對污水中氨氮去除率的影響如圖所示。當7"（NaC10）:〃?（NH3）>7.7時，總

氮的去除率隨〃?（NaC10）:〃?（NH3）的增大不升反降、意味著溶液中生成了其它含氮的微粒，應該是氨氣被

氧化的產物，則原因是：NaClO將部分氨氮氧化為NO：、NO1留在廢水中。

（3）①由圖可知：活性炭-臭氧氧化氨氮的機理可描述為：。3與活性炭表面吸附的OIF作用生成QH,QH

將活性炭表面吸附的NH；轉化為N?。

②結合信息可知：生成QH增多時反應速率增大。則隨pH增大氨氮去除率先明顯增大后變化較小的可能原

因是：隨pH增大，活性炭上吸附的OT增多，生成QH增多；pH繼續增大時，OH一將NH；轉化為NH3,

不利于活性炭對氨氮的吸附。

【變式6-2］氮元素及其化合物的轉化關系如圖所示：

（1）反應①②③④⑤中不屬于氧化還原反應的是=

（2）已知Imol氨氣發生反應②，完全反應生成NO和水蒸氣時放出226kJ的熱，該反應的熱化學方程式

是。

（3）汽車尾氣凈化裝置中，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的過程如圖所示。

①該過程的中間產物是=

②催化轉化過程中，理論上每生成ImolN2時，轉移的電子為mol。

（4）實驗室中，濃硝酸需用棕色試劑瓶盛放，并置于冷暗處的原因是.

（5）NH4NC>3是農業生產中常用的一種氮肥。

①NH,NOs中氮元素的質量分數是。

②實驗室中檢驗某種化肥是銹態氮肥的方法是。(寫出操作步驟、現象和結論)

【答案】(1)⑤

1

(2)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)AHi=-904kJmol-

(3)NO28

(4)濃硝酸不穩定，在常溫下見光或受熱易發生分解

(5)35%將少量肥料與少量氫氧化鈣混合后放入試管中，在酒精燈上微熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢

驗，若產生了使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，則該化學肥料為鏤態氮肥

【解析】(1)反應①②③④⑤中，反應⑤是硝酸和氨氣反應生成硝酸鏤，元素化合價不變，反應⑤不屬

于氧化還原反應；

(2)已知Imol氨氣發生反應4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6HzO(g),完全反應生成NO和水蒸氣時放出

226kJ的熱，則4moi氨氣反應放熱226kJx4=904kJ,該反應的熱化學方程式是

4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)AH=-904kJ/molo

(3)①NO和Ch反應生成N02,NO2和CO反應生成、和C02,該過程的中間產物是N02o

②催化轉化過程中，總反應為2NO+C)2+4CO=4CO2+N2,碳元素化合價由+2升高為+4,理論上每生成Imol

Na時，轉移的電子為8mol。

(4)濃硝酸不穩定，在常溫下見光或受熱易發生分解，所以實驗室中，濃硝酸需用棕色試劑瓶盛放，并置

于冷暗處。

14x2

(5)①NHNC)3中氮元素的質量分數是二,x100%=35%。

414+1x4+14+16x3

②錢鹽與堿在加熱條件下放出氨氣，反應實驗室中檢驗某種化肥是鏤態氮肥的方法是：將少量肥料與少量

氫氧化鈣混合后放入試管中，在酒精燈上微熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗，若產生了使濕潤的紅色石蕊

試紙變藍的氣體，則該化學肥料為鐵態氮肥。

【變式6-3】含氮化合物的處理對環境保護意義重大。

(1)用或CO催化還原NO均能達到消除污染的目的，反應的還原產物為。

(2)實驗室常用NaOH溶液吸收NOx(NO和NO2的混合氣體)，反應的化學方程式如下：(已知NO不能與

NaOH溶液反應，不考慮NO?與N2O4的轉化)

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O

2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

①若NOX能被NaOH溶液完全吸收，則x的取值范圍為。

②若用100mL5moi/LNaOH吸收NOx，NaOH恰好完全反應，則被吸收的N(X的體積為(標準狀況)。

(3)用V2O5作催化劑，NE將NO還原成N2的一種反應歷程如圖所示，則總反應方程式為0

…1

O.

OOO

MIU—

VAVV

V-

應

熾

+

IO2

-H2O

，_N,H/、H

（反應3）63

—o—v-o—v—o—

(4)一種將氨氮(NH：)廢水中的氮元素轉變為N2脫除的機理如圖:

NH；4NO；4

。2/亞硝化菌-NH；/厭氧氮氧化菌

已知：氧氣濃度越高，厭氧氨氧化菌活性越低。

①參與I中反應的n(NH*)：n(O2)=。

②廢水溶解氧濃度(DO)對氮的脫除率的影響如圖所示。當lmg/L<DO<2mg/L時，隨著DO的增大氮的脫除

率下降，其原因可能是0

6o

%5o

、

樹4o

健

重3o

S

M2o

1O

0?-----------1----------、-----------1-----------

1234

DO/(mg/L)

【答案】(1)N2

(2)1.5<x<211.2L

V2O5

(3)4NH3+4NO+O2-4N2+6H2O

(4)2：3隨著DO的增大，厭氧氨氧化菌活性降低；部分NO1被氧化為NO：

【解析】(1)用H2或CO催化還原NO生成無污染的物質，所以反應的還原產物為N2。

(2)①NO不能與NaOH溶液反應，NO、NO,>31:1時能發生反應NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2。，NO2

:

與氫氧化鈉發生反應2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O,^NOX能被NaOH溶液完全吸收，則x的取值范

圍為1.5<x<2?

②若用100mL5moi/LNaOH吸收NOx生成NaNC)2、NaNO3，NaOH恰好完全反應,根據元素守恒,n(NOx尸n(N)=

n(Na)=n(NaOH)=0.1Lx5mol/L=0.5mol,則被吸收的NOX的體積為0.5molx22.4L/mol=l1.2L。

(3)根據圖示，用V2O5作催化劑，ImolNHs、ImolNO、0.25molC>2反應生成N2和H2O,則總反應方程式

V2O5

為4NH3+4NO+O24N2+6H20O

(4)反應I中，NH：被氧氣氧化為NO，N元素化合價由-3升高為+3,氧氣中氧元素化合價由0降低為

-2,根據得失電子守恒，參與I中反應的n(NH：)：n(C>2尸2:3。

②根據題目信息，氧氣濃度越高，厭氧氨氧化菌活性越低，當lmg/L<DO<2mg/L時，隨著DO的增大氮的

脫除率下降，其原因可能是隨著DO的增大，厭氧氨氧化菌活性降低，部分NO1被氧化為NO：。

?題型07有關氮及其化合物的實驗探究

【典例9】實驗室用如圖所示裝置(夾持裝置已省略)進行NH3制備及性質實驗。下列說法正確的是

A.在甲的燒瓶中加入濃硫酸制備干燥NH,

B.乙中的集氣瓶內應a導管長、b導管短

C.若將丙中的CC1,換成苯，仍能防止倒吸

D.向收集的NH,中通入少量C",出現白煙

【答案】D

【解析】A.氨氣可以被濃硫酸吸收，應該在甲的燒瓶中加入堿石灰或者生石灰，A錯誤；

B.氨氣密度小于空氣，應該用向下排空氣的方法收集，故乙中的集氣瓶內應a導管短、b導管長，B錯誤;

C.苯的密度小于空氣，在水的上層，若將丙中的CC1,換成苯，則不能防止倒吸，C錯誤；

D.氨氣可以和氯氣反應生成氯化鏤，故向收集的NH3中通入少量C4,出現白煙，D正確；

故選D。

【變式7-1］研究性學習小組設計了如下圖所示實驗裝置(部分夾持裝置已省略)制備NO,并進行NO的檢驗

和性質探究實驗。

已知：NO在FeSC\溶液中發生反應FeSC?4+NOu[Fe（NO）]SO4（棕色），該反應可以用于檢驗NO。

（1）儀器a的名稱是o裝置A內發生主要反應的離子方程式為o

（2）實驗開始前，向裝置中通入一段時間N?的目的是。

（3）裝置B、C中蒸儲水和無水CaCl?的作用分別是、。

（4）裝置D中Fe粉與NO以物質的量之比2:3發生反應，生成N?和另一種固體產物。該固體產物的化學

式為O

（5）進行實驗時，裝置E中的實驗現象為。

（6）裝置F集氣瓶中收集的氣體是N2和（填化學式）。

【答案】（1）分液漏斗3Cu+8H++2NG>3=3Cu"+2NOT+4H2。

（2）排除空氣，防止NO被氧氣氧化

（3）吸收揮發出的硝酸蒸氣干燥NO

（4）Fe2O3

（5）溶液顏色變為棕色

（6）NO

【分析】A中稀硝酸和銅反應生成NO,B中水的作用是吸收揮發出的硝酸蒸氣，C中無水氯化鈣干燥NO,

D中Fe粉與NO以物質的量之比2:3發生反應，生成N?和另一種固體產物，方程式為：

A

6NO+4Fe=3N2+2Fe2O3；E中盛放FeSO,溶液，檢驗NO,F中收集未反應完的NO和生成的N2。

【解析】（1）儀器a的名稱是分液漏斗；裝置A中的離子方程式為：

+2+

3Cu+8H+2NO'=3CU+2NOT+4H2O；

（2）實驗開始前，向裝置中通入一段時間N2的目的是：排除空氣，防止NO被氧氣氧化；

（3）根據分析，裝置B、C中蒸儲水和無水CaC"的作用分別是：吸收揮發出的硝酸蒸氣、干燥NO；

（4）根據分析，D中固體產物的化學式為：Fe2O3；

（5）進行實驗時，裝置E中的實驗現象為：溶液顏色變為棕色；

（6）反應FeSC>4+NOO[Fe（NO）]S04為可逆反應，故NO反應不完全，裝置F集氣瓶中收集的氣體是N?

和NO。

【變式7-2】某學習小組為探究濃、稀硝酸氧化性的相對強弱，按下圖所示裝置進行實驗（夾持儀器已略去）。

實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的結論是濃硝酸的氧化性強于稀硝

酸。

可選藥品：濃硝酸、31noi稀硝酸、蒸儲水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳。

已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應，能與NO?反應：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H20?

請回答下列問題:

（1）實驗應避免有害氣體排放到空氣中。裝置③、④、⑥中盛放的藥品依次是

（2）滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后

（3）裝置①中發生反應的化學方程式是________________________________________

（4）裝置②的作用是_________________________________________________________

發生反應的化學方程式是___________________________________________________

（5）該小組得出的結論所依據的實驗現象是

（6）實驗結束后，同學們發現裝置①中溶液呈綠色，而不顯藍色。甲同學認為是該溶液中硝酸銅的質量分

數較高所致，而乙同學認為是該溶液中溶解了生成的氣體。同學們分別設計了以下4個實驗方案來判斷兩

種看法是否正確。這些方案中可行的是（填字母）。

a.加熱該綠色溶液，觀察顏色變化

b.加水稀釋該綠色溶液，觀察顏色變化

c.向該綠色溶液中通入氮氣，觀察顏色變化

d.向飽和硝酸銅溶液中通入濃硝酸與銅反應產生的氣體，觀察顏色變化

答案（1）3moi稀硝酸、濃硝酸、氫氧化鈉溶液（2）通入一段時間C02,關閉彈簧夾，將裝置⑤

中的導管末端伸入倒置的燒瓶內（3）Cu+4HNO3（^）=CU（NO3）2+2NO2f+2H2O（4）將NO2轉化為

NO3NO2+H2O=2HNO3+N0（5）裝置③中液面上方氣體仍為無色，裝置④中液面上方氣體由無色

變為紅棕色（6）acd

解析(1)根據裝置特點和實驗目的，裝置⑤收集NO,裝置⑥中盛放NaOH溶液吸收NO2,因為要驗證

1

稀HNO3不能氧化NO,所以裝置③中應該盛放3mol.L-稀硝酸。

(2)由于裝置中殘存的空氣能氧化NO而對實驗產生干擾，所以滴加濃HNO3之前需要通入一段時間的CO2

趕走裝置中的空氣，同時也需將裝置⑤中導管末端伸入倒置的燒瓶內防止反應產生的NO氣體逸出。

(5)NO通過稀HNC>3后，若無紅棕色NO2產生，說明稀HNO3不能氧化NO,所以盛放稀HNO3裝置的液

面上方沒有顏色變化即可說明。裝置④中盛放的是濃HNC>3,若濃HNO3能氧化NO,則裝置④的液面上方

會產生紅棕色氣體。

(6)要證明是Cu(NC)3)2濃度過高或是溶解了NO?導致裝置①中溶液呈綠色，可設計將溶解的NO2趕走(a、

c方案)，再觀察顏色變化。也可在CU(NC>3)2濃溶液中通入NO?,觀察比較反應后的顏色變化(d方案)，確定

是不是由溶有NO?引起的。

【變式7-3］亞硝酸鈉(NaNOz)在纖維紡織品的染色和漂白、照相、生產橡膠、制藥等領域有廣泛應用，也

常用于魚類、肉類等食品的染色和防腐。但因其有毒，所以在食品行業中的用量有嚴格限制。現用下圖所

示儀器(夾持裝置已省略)及藥品，探究亞硝酸鈉與硫酸反應及氣體產物的成分。

已知：@NO+NO2+2OH-=2NO2+H2O；

②氣體液化的溫度：NO2為