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第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
1. 下列过程中，没有发生化学变化的是（ ）。
A. 工业上用氮气和氢气合成氨
B. 蔗糖中加入浓硫酸，蔗糖变黑，体积膨胀
C. 雷雨天气氮气转化为氮的氧化物
D. 液氨常用作制冷剂
【答案】D
【解析】A. 工业上用氮气和氢气合成氨产生了新物质，属于化学变化，A错误；B. 蔗糖中加入浓硫酸，蔗糖变黑，体积膨胀，有新物质产生，例如碳、二氧化碳、二氧化硫等，属于化学变化，B错误；C. 雷雨天气氮气转化为氮的氧化物产生了新物质，属于化学变化，C错误；
D. 液氨常用作制冷剂只是物质状态的变化，不是化学变化，属于物理变化，D正确。
2. 用如图所示装置探究Cl2和NO2在NaOH溶液中的反应，若通入适当比例的Cl2和NO2，即发生反应Cl2+2NO2+4NaOH=2NaNO3+2NaCl+2H2O。
下列叙述正确的是（ ）。
A. 实验室中用二氧化锰与1 mol·L-1的盐酸共热制备氯气
B. 装置Ⅰ中盛放的试剂是浓硫酸，作用是干燥氯气
C. 装置Ⅲ的作用是便于控制通入NO2的量
D. 若制备的NO2中含有NO，应将混合气体通入水中以除去NO
【答案】C
【解析】A．实验室中用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气，而1 mol·L-1的盐酸是稀盐酸，因此不能发生反应制取氯气，故A错误；B．该实验不需要保证氯气是干燥的，所以装置Ⅰ中盛放的试剂是饱和NaCl溶液，作用是除去氯气中的杂质HCl气体，故B错误；C．由于NO2气体不能再CCl4中溶解，气体通过装置Ⅲ，可根据导气管口气泡的多少，观察气体流速，因此其作用是便于控制通入NO2的量，故C正确；D．若制备的NO2中含有NO，将混合气体通入水中，会发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，最后导致气体完全变为NO，故D错误；答案选C。
3. 下列气体除杂的方法中，不能达到目的的是（ ）。
选项 气体(杂质) 除杂方法
A NO(NO2) 通过NaOH溶液洗气
B CO2(SO2) 通过饱和NaHCO3溶液洗气
C N2(O2) 通过灼热的铜网
D Cl2(HCl) 通过饱和食盐水洗气
【答案】A
【解析】A．NO2与NO的混合气体能与NaOH溶液反应：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，A错误；B．亚硫酸酸性强于碳酸，所以SO2能与饱和NaHCO3溶液反应生成二氧化碳：SO2+2NaHCO3=Na2SO3+H2O+2CO2，B正确；C．O2能与灼热的铜网反应，即能被灼热的铜网吸收，转化成固态氧化铜，而氮气不与灼热的铜网反应，C正确；D．HCl 极易溶于水，可溶于饱和食盐水中，而饱和食盐水能抑制Cl2的溶解，即减少Cl2的溶解，D正确。
4. 下列实验装置或对实验的描述正确的是（ ）。
A B C D
收集NO2气体 验证NH3极易溶于水 检验CO2 制备SO2
【答案】B
【解析】A．NO2密度比空气大，应该用向上排空气法收集，故A错误；B．烧瓶中滴入水，气球膨胀，证明氨气极易溶于水，故B正确；C．木炭和浓硫酸反应生成二氧化碳和二氧化硫，二氧化碳、二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，故C错误；D．铜和浓硫酸在加热的条件下才能反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，故D错误。
5. 利用下图实验装置，探究与能否发生氧化还原反应。下列说法错误的是（ ）。
A. ②中水可除去和硝酸蒸气 B. 当④中红棕色气体消失时，再点燃酒精灯
C. 因反应生成，故无需尾气处理 D. ④中红色固体变黑说明能氧化
【答案】C
【解析】装置①中铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体，整个装置中残留有空气，NO能与O2反应NO2气体，并且硝酸具有挥发性，混合气体通过装置②中水吸收除去NO2和硝酸蒸气，通过装置③中浓硫酸干燥得到较为纯净的一氧化氮气体，加热条件下NO通入装置④中与Cu反应，根据氧化还原反应规律可知，若④中红色固体变黑，说明NO能氧化Cu生成N2和CuO，据此解答该题。A．硝酸具有挥发性，NO2和水反应生成硝酸和NO，②中的水可除去和硝酸蒸气，故A正确；B．当装置④中红棕色气体消失时，说明装置中空气已排尽，可排除氧气的干扰，再点燃酒精灯进行实验验证，故B正确；C．反应生成了N2，但尾气中仍含有一定量的NO气体，会造成环境污染，需进行尾气处理，故C错误；D．若④中红色固体变黑，即Cu发生氧化反应生成了黑色的CuO，说明NO能氧化Cu为CuO，故D正确；选C。
6. 氮、硫元素的“价—类”二维图如图所示。下列有关叙述错误的是（ ）。
A. b→a属于氮的固定
B. 工业上制备的途径为b＇→c＇→d＇→f
C. d或d＇均可与水发生反应，生成强酸
D. a＇和f的浓溶液反应，产物一定有b＇和c＇
【答案】D
【解析】从氢化物的价态可确定a为NH3、b为N2、c为NO、d为NO2、e为HNO3或硝酸盐，a′、b′、c′、d′、e′、f′分别为H2S、S、SO2、SO3、H2SO3及其盐、H2SO4及其盐。A．将游离态的氮转化为化合态的氮，称为氮的固定，所以N2转化为NH3为氮的固定，A正确；B．工业上制备H2SO4的途径为S→SO2→SO3→H2SO4，B正确；C．NO2与H2O反应生成HNO3和NO，SO3与H2O反应生成H2SO4，C正确；D．(H2S)和(H2SO4)的浓溶液反应，产物可能有(S)和(SO2)，也可能只有SO2，D错误；故选D。
7. 高砷煤中含有砷硫铁(FeAsS)等物质。燃煤产生的烟气中含NO、、粉尘等，经过SCR脱硝除去NO，粉尘经沉降得到粉煤灰。
（1）燃煤固硫
①燃烧高砷煤时加入生石灰将大部分硫元素转化为___________(填化学式)留在煤渣中。
②高砷煤燃烧过程中，砷硫铁在高温下被氧化成释放到烟气中，该反应的化学方程式为___________。
（2）SCR脱硝(脱除烟气中的NO)
在烟气中加入适量氨气，用钒氧化物作催化剂将、NO、转化为。
①在SCR脱硝的反应中还原剂为___________(填化学式)。
②若与NO的物质的量之比为1∶1，写出SCR脱硝法的反应原理___________(用化学方程式表示)。
（3）粉煤灰成分研究
粉煤灰可用于水泥工业，粉煤灰中的氨含量(或铵盐)会影响水泥的性能。取50.00g粉煤灰加入NaOH蒸出，用20mL 0.1000的溶液吸收，用0.200 NaOH溶液滴定过量的至终点，平行滴定3次，平均消耗NaOH溶液10.00mL，计算粉煤灰中的以计的氨含量___________ (用表示，写出计算过程)。
【答案】（1）①CaSO4 ②
（2）① ②
（3）过量的硫酸n(H2SO4)=0.200mol/L×10.00×10-3L×=1.000×10-3mol，吸收的氨气的物质的量为n(NH3)=(0.1000 mol/L×20.00×10-3L-1.000×10-3mol) ×2=2.000×10-3mol，所以粉煤灰中的氨的含量为
【解析】
【小问1详解】①燃烧高砷煤时，硫元素转化为SO2，加入的生石灰在高温条件下和二氧化硫、氧气生成硫酸钙，即将大部分硫元素转化为CaSO4留在煤渣中；
②高砷煤燃烧过程中，砷硫铁在高温下被氧化成释放到烟气中，该反应的化学方程式为；
【小问2详解】①在SCR脱硝的反应中，用钒氧化物作催化剂将、NO、转化为，其中中的氮元素化合价从-3价变为0价，失电子化合价升高，作还原剂，即还原剂为；
②若与NO的物质的量之比为1∶1，则SCR脱硝法的反应原理为；
【小问3详解】用0.200 NaOH溶液滴定过量的至终点，平行滴定3次，平均消耗NaOH溶液10.00mL，则过量的硫酸n(H2SO4)=0.200mol/L×10.00×10-3L×=1.000×10-3mol，吸收的氨气的物质的量为n(NH3)=(0.1000 mol/L×20.00×10-3L-1.000×10-3mol) ×2=2.000×10-3mol，所以粉煤灰中的氨的含量为。
8. 为消除燃煤烟气中含有的SO2、NOx，研究者提出若干烟气“脱硫”、“脱硝”的方法。
（1）下列物质中，能吸收SO2的有___________(填序号)。
a．氨水 b．酸性KMnO4溶液 c．BaCl2溶液 d．Na2CO3溶液
（2）向燃煤中加入适量石灰石，高温时将SO2转化为CaSO4的化学方程式是___________。
（3）选择性催化还原法(SCR)“脱硝”。在催化剂的作用下，选取还原剂将烟气中的NO进行无害化处理。NH3还原NO的化学方程式是___________。
（4）以NaClO溶液作为吸收剂进行一体化“脱硫”、“脱硝”。控制溶液的pH=5.5，将烟气中的SO2、NO转化为SO、NO，均为放热反应。
①NaClO溶液吸收烟气中SO2的离子方程式是___________。
②一定时间内，温度对硫、硝脱除率的影响曲线如下图，SO2的脱除率高于NO，可能的原因是___________(写出1种即可)。
③烟气中SO2和NO的体积比为4∶1，50℃时的脱除率见上图，则此吸收液中烟气转化生成的NO和Cl 的物质的量之比为___________。
【答案】（1）abd （2）2CaCO3+2SO2+O22CaSO4+2CO2
（3）4NH3+6NO 5N2+6H2O
（4）①SO2+ClO +H2O == SO+Cl +2H+ ② SO2在水中的溶解度大于NO；SO2在溶液中的还原性强于NO；SO2与NaClO溶液的反应速率大于NO ③ 2∶13
【解析】
【小问1详解】a．SO2为酸性氧化物，与氨水产生亚硫酸铵，a项符合题意；b．SO2具有还原性，能被酸性高锰酸钾氧化为，b项符合题意；c．SO2不能与BaCl2反应，c项不符合题意；d．Na2CO3呈碱性能与酸性SO2发生反应产生Na2SO3，d项符合题意；故选abd；
【小问2详解】SO2在高温下与O2、CaCO3转变为CaCO3，反应为2CaCO3+2SO2+O22CaSO4+2CO2。答案为2CaCO3+2SO2+O22CaSO4+2CO2；
【小问3详解】NH3还原NO产生无污染的物质为N2和H2O，反应为4NH3+6NO 5N2+6H2O。答案为4NH3+6NO 5N2+6H2O；
【小问4详解】酸性条件下，NaClO溶液吸收烟气中SO2氧化为，反应为SO2+ClO +H2O == SO+Cl +2H+。该脱出过程在溶液中进行，可对比两者溶解度有差异、还原性差异、反应速率差异等。烟气中SO2和NO的体积比为4∶1，可设SO2和NO的物质的量分别为4mol、1mol。根据电子守恒SO2~ Cl-~ 该过程产生的n(Cl-)=4×100%mol=4mol；而2NO~3Cl- ~2计算得该过程产生的Cl-为1mol×1.5×80%=1.2mol，为0.8mol。所以和Cl 的物质的量之比为=0.8:（1.2+4）=2：13。答案为SO2+ClO +H2O == SO+Cl +2H+；O2在水中的溶解度大于NO；SO2在溶液中的还原性强于NO；SO2与NaClO溶液的反应速率大于NO；2∶13。第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
第1课时 氮气与氮的固定 一氧化氮和二氧化氮
1. 下列过程中，没有发生化学变化的是（ ）。
A. 工业上用氮气和氢气合成氨
B. 蔗糖中加入浓硫酸，蔗糖变黑，体积膨胀
C. 雷雨天气氮气转化为氮的氧化物
D. 液氨常用作制冷剂
2. 用如图所示装置探究Cl2和NO2在NaOH溶液中的反应，若通入适当比例的Cl2和NO2，即发生反应Cl2+2NO2+4NaOH=2NaNO3+2NaCl+2H2O。
下列叙述正确的是（ ）。
A. 实验室中用二氧化锰与1 mol·L-1的盐酸共热制备氯气
B. 装置Ⅰ中盛放的试剂是浓硫酸，作用是干燥氯气
C. 装置Ⅲ的作用是便于控制通入NO2的量
D. 若制备的NO2中含有NO，应将混合气体通入水中以除去NO
3. 下列气体除杂的方法中，不能达到目的的是（ ）。
选项 气体(杂质) 除杂方法
A NO(NO2) 通过NaOH溶液洗气
B CO2(SO2) 通过饱和NaHCO3溶液洗气
C N2(O2) 通过灼热的铜网
D Cl2(HCl) 通过饱和食盐水洗气
4. 下列实验装置或对实验的描述正确的是（ ）。
A B C D
收集NO2气体 验证NH3极易溶于水 检验CO2 制备SO2
5. 利用下图实验装置，探究与能否发生氧化还原反应。下列说法错误的是（ ）。
A. ②中水可除去和硝酸蒸气 B. 当④中红棕色气体消失时，再点燃酒精灯
C. 因反应生成，故无需尾气处理 D. ④中红色固体变黑说明能氧化
6. 氮、硫元素的“价—类”二维图如图所示。下列有关叙述错误的是（ ）。
A. b→a属于氮的固定
B. 工业上制备的途径为b＇→c＇→d＇→f
C. d或d＇均可与水发生反应，生成强酸
D. a＇和f的浓溶液反应，产物一定有b＇和c＇
7. 高砷煤中含有砷硫铁(FeAsS)等物质。燃煤产生的烟气中含NO、、粉尘等，经过SCR脱硝除去NO，粉尘经沉降得到粉煤灰。
（1）燃煤固硫
①燃烧高砷煤时加入生石灰将大部分硫元素转化为___________(填化学式)留在煤渣中。
②高砷煤燃烧过程中，砷硫铁在高温下被氧化成释放到烟气中，该反应的化学方程式为___________。
（2）SCR脱硝(脱除烟气中的NO)
在烟气中加入适量氨气，用钒氧化物作催化剂将、NO、转化为。
①在SCR脱硝的反应中还原剂为___________(填化学式)。
②若与NO的物质的量之比为1∶1，写出SCR脱硝法的反应原理___________(用化学方程式表示)。
（3）粉煤灰成分研究
粉煤灰可用于水泥工业，粉煤灰中的氨含量(或铵盐)会影响水泥的性能。取50.00g粉煤灰加入NaOH蒸出，用20mL 0.1000的溶液吸收，用0.200 NaOH溶液滴定过量的至终点，平行滴定3次，平均消耗NaOH溶液10.00mL，计算粉煤灰中的以计的氨含量___________ (用表示，写出计算过程)。
8. 为消除燃煤烟气中含有的SO2、NOx，研究者提出若干烟气“脱硫”、“脱硝”的方法。
（1）下列物质中，能吸收SO2的有___________(填序号)。
a．氨水 b．酸性KMnO4溶液 c．BaCl2溶液 d．Na2CO3溶液
（2）向燃煤中加入适量石灰石，高温时将SO2转化为CaSO4的化学方程式是___________。
（3）选择性催化还原法(SCR)“脱硝”。在催化剂的作用下，选取还原剂将烟气中的NO进行无害化处理。NH3还原NO的化学方程式是___________。
（4）以NaClO溶液作为吸收剂进行一体化“脱硫”、“脱硝”。控制溶液的pH=5.5，将烟气中的SO2、NO转化为SO、NO，均为放热反应。
①NaClO溶液吸收烟气中SO2的离子方程式是___________。
②一定时间内，温度对硫、硝脱除率的影响曲线如下图，SO2的脱除率高于NO，可能的原因是___________(写出1种即可)。
③烟气中SO2和NO的体积比为4∶1，50℃时的脱除率见上图，则此吸收液中烟气转化生成的NO和Cl 的物质的量之比为___________。

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