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第五章　非金属及其化合物
第23讲　含氮物质的转化
化学
内容索引
考点一　含氮物质的转化
考点二　硫、氮的氧化物的污染及防治
第一部分
第二部分
必备知识整合
01
对点题组突破
02
课时作业
第四部分
必备知识整合
01
对点题组突破
02
高考真题演练
第三部分
1．能从物质类别、氮的化合价变化理解氮及其化合物的转化关系。2.了解硫、氮的氧化物对环境的影响及防治方法。
考点一　含氮物质的转化
第
分
部
一
1．氮在自然界中的循环
必备知识整合
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。
3．含氮元素物质之间的转化关系
(1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
如：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
(2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
如：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
1．（2024·湖北新高考联盟联考）“价—类”二维图是学习元素化合物的工具，图中a～g分别表示不同价态的氮元素所对应的物质。下列说法正确的是(　　)
A．液态a可用作制冷剂
B．a与c不能发生化学反应
C．常温下，稀的e溶液可以用铁罐车运输
D．f属于强电解质
对点题组突破
A
题组一　氮元素“价—类”二维图的分析应用
解析：由题图可知，a为－3价的氢化物，即NH3；b为N2；c为＋2价的氧化物，即NO；d为＋4价的氧化物，即NO2或N2O4；e为＋5价的含氧酸，即HNO3；f为－3价的碱，即NH3·H2O；g为－3价的盐，即铵盐。液氨汽化时要吸收大量热量，可用作制冷剂，A正确；NH3与NO在一定条件下可发生生成N2的归中反应，B错误；常温下铁遇浓硝酸发生钝化，浓硝酸可以用铁罐车运输，但铁遇稀硝酸会发生化学反应，稀硝酸不能用铁罐车运输，C错误；NH3·H2O属于弱电解质，D错误。
2．（2024·辽宁六校协作体高三联考）如图是氮元素形成物质的“价—类”二维图及氮循环的部分信息：
下列说法错误的是(　　)
A．可通过雷电作用将b转化为c，
这是一种固氮方式
B．可通过加氧化剂将e转化为f
C．a→c→d→f这几个反应中，均
发生了氮元素被氧化的反应
D．h可与f反应生成i
B
解析：根据物质类别及与氮元素化合价的关系可知：a是－3价的N的氢化物，则a是NH3；b是氮元素的单质N2；c是＋2价的N的氧化物，则c是NO；d是＋4价的N的氧化物，则d是NO2或N2O4；e是＋5价的N的氧化物，则e是N2O5；f是＋5价的酸，则f是HNO3；g是＋3价的酸，则g是HNO2；h是－3价的碱，则h是NH3·H2O；i是NH4NO3。在雷电作用下，N2与O2反应生成NO，从而实现了氮元素的单质向化合物的转化，这是一种固氮方式，A正确；e是N2O5，f是HNO3，N2O5与水反应产生HNO3，反应过程中元素化合价不变，因此反应不需要加入氧化剂就可以实现，B错误；NH3与O2在催化剂、加热条件下反应产生NO，NO与O2反应产生NO2，NO2与H2O反应产生HNO3、NO，在a→c→d→f这几个反应中，氮元素化合价升高，失去电子，被氧化，因此均发生了氮元素被氧化的反应，C正确；HNO3与NH3·H2O发生中和反应生成NH4NO3和水，D正确。
题组二　含氮物质的转化
3．（2024·广东梅州高三期末）下列关于含氮化合物之间转化反应的化学方程式或离子方程式书写不正确的是(　　)
C
4．（2024·辽宁鞍山二模）工业上利用图1流程制备的亚硝酸钠中常含有一定量的硝酸钠杂质，二者的溶解度随温度变化如图2所示。下列说法正确的是(　　)
A
B．再氧化时氧气用量越多NaNO2产率越高
C．操作为蒸发浓缩、趁热过滤
D．N2保护条件下，低温蒸干母液所得固体主要是NaNO3
考点二　硫、氮的氧化物的污染及防治
第
分
部
二
必备知识整合
1．硫的氧化物对大气的污染及其防治
(1)硫的氧化物的来源、危害及治理
含硫矿石
5.6
脱硫
(2)硫酸型酸雨的形成过程
2．氮氧化物对环境的污染及防治
(1)常见的污染类型
①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，产生的一种有毒的烟雾。
②酸雨：NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3和HNO2，随雨雪降到地面。
③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。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
工业尾气中的NOx常用碱液吸收处理，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)。
②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)，或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体（N2和CO2）。一般适用于汽车尾气的处理。
对点题组突破
题组一　硫酸型酸雨的形成及防治
1．酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光学化学过程，在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如图。下列有关说法错误的是(　　)
B
A．光照能引发酸雨的形成
B．所涉及的变化均为氧化还原反应
C．污染空气能加快酸雨的形成
D．优化能源结构能有效遏制酸雨污染
解析：由图示可知，酸雨形成的两个途径中都涉及了光照，故A正确；SO2变为SO 没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应，故B错误；由题图中信息可知，途径Ⅱ的速率大于途径Ⅰ，故C正确；优化能源结构能减少化石燃料的使用，能有效减少二氧化硫的排放量，故能有效遏制酸雨污染，故D正确。
2．火电厂、燃煤锅炉是SO2污染集中、规模较大的行业，石灰石—石膏烟脱硫是除去SO2的一种常用方法。其过程如图1。
研究发现：pH和温度会对石灰石浆液的脱硫效率产生一定影响；当烟气通入速率一定时，石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图2。下列有关说法正确的是(　　)
C
A．烟气通入石灰石浆液时的温度越高，吸收越快，吸收率越高
B．石灰石浆液pH>5.7时，烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度增大
C．将脱硫后的气体通入KMnO4溶液，可粗略判断烟气脱硫效率的高低
D．上述方法中用石灰石浆液吸收64 g SO2理论生成22 g CO2
解析：烟气通入石灰石浆液时的温度越高，气体二氧化硫的溶解度越小，部分二氧化硫不能被溶解，就会逸出溶液使吸收率降低，故A错误；石灰石浆液pH>5.7时，烟气脱硫效率降低的原因是石灰石的溶解度减小，石灰石的浓度减小，故B错误；脱硫后的气体是否残存二氧化硫，含多少，可以利用高锰酸钾溶液褪色的程度和快慢粗略判断烟气脱硫效率，故C正确；总反应为2CaCO3＋2SO2＋O2＋4H2O===2CaSO4·2H2O＋2CO2，1 mol二氧化硫反应生成1 mol二氧化碳，即每吸收64 g二氧化硫理论上生成44 g二氧化碳，故D错误。
三种常见的SO2尾气处理方法
(2)氨水脱硫法：采用喷雾吸收法，雾化的氨水与烟气中的SO2直接接触吸收SO2
反应原理：2NH3＋SO2＋H2O===(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4（或生成NH4HSO3，然后进一步氧化）。
(3)钠碱脱硫法：用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2
反应原理：2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2，Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。
题组二　氮的氧化物与环境污染
3．光化学烟雾通常呈现淡蓝色，其主要成分及简单形成机理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．光化学烟雾有强氧化性
B．氮氧化物还可引发酸雨等污
染问题
C．光化学烟雾成分中含有烃和烃的衍生物
D．光化学烟雾呈现淡蓝色是因为含有NO2
D
解析：光化学烟雾中的臭氧、NO2、过氧乙酰硝酸酯都有强氧化性，故A正确；氮氧化物还可引发酸雨、臭氧层空洞等污染问题，故B正确；光化学烟雾成分中含有碳氢化合物和醛、酮、过氧乙酰硝酸酯，碳氢化合物即烃类，醛、酮、过氧乙酰硝酸酯属于烃的衍生物，故C正确；NO2是红棕色气体，光化学烟雾呈现淡蓝色是由于光的折射和反射，故D错误。
4．(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。写出NO被CO还原的化学方程式：__________________________。
4∶3
(3)工业尾气中氮氧化物常采用碱液吸收法处理。
①NO2被烧碱溶液吸收时，生成两种钠盐，其物质的量之比为1∶1，写出该反应的化学方程式：________________________________________。
②NO与NO2按物质的量之比1∶1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________。
③NO2、NO的混合气体能被足量的烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)__n(NO)，若不能完全吸收，你认为可以采取哪种最简单的措施确保有害气体被完全吸收：____________。
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NaNO2
≥
补充适量空气
高考真题演练
第
分
部
三
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)（2024·山东卷）石灰乳除去废气中二氧化硫，体现了Ca(OH)2的碱性。(　　)
(2)（2022·全国甲卷）温室气体是形成酸雨的主要物质。(　　)
(3)（2021·河北卷）工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除。(　　)
√
×
√
2．（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”
A
解析：固氮是将游离态的氮转化为含氮化合物，不一定是转化为NH3，比如将N2转化为NO，A错误；侯氏制碱法发生反应的化学方程式为H2O＋NH3＋CO2＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl，B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。
3．（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(　　)
B
D
课时作业23
第
分
部
四
一、选择题（每小题3分，共33分。每小题只有1个选项符合题意）
1．酸雨是对呈酸性（pH小于5.6）降水的统称。下列说法错误的是(　　)
A．空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨
B．汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物
C．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因
D.为了减少酸雨的形成，必须减少SO2的排放量，对燃料脱硫处理
C
解析：二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸能被空气中的氧气氧化为硫酸，形成酸雨，A正确；汽车排放的尾气、硝酸厂和化肥厂的废气都含有氮氧化物，B正确；工业废水任意排放造成水污染，与酸雨无关，C错误；燃料脱硫可减少二氧化硫的排放，减少酸雨的形成，D正确。
2．（2024·辽宁名校高三11月联考）2023年7月1日起，我国对不符合国六排放标准6b阶段的汽车禁止生产、进口、销售。降低汽车尾气中有害气体（主要含CO、碳氢化合物、NOx等）的含量是车企研发的重点。下列有关说法错误的是(　　)
A．NO2是形成酸雨的重要物质
C．尾气中CO和碳氢化合物是汽油燃烧不充分形成的
D．汽车尾气处理时，CO和碳氢化合物被还原，NOx被氧化
D
3．（2025·江苏苏州高三期中）氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　　)
C
解析：铵根离子和氢氧化钠共热生成氨气，可以检验铵根离子存在，A正确；氨气催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮可与水反应生成硝酸，B正确；硝酸具有强氧化性，铁与足量的稀硝酸反应生成硝酸铁、NO和水，C错误；汽车尾气催化转化器中发生的主要反应为氮氧化合物和一氧化碳发生氧化还原反应生成无毒的氮气和二氧化碳，D正确。
4．（2025·广东潮州高三期末）氨广泛应用于化工、化肥、制药等领域，一种新型合成方法如图。下列说法错误的是(　　)
A．反应①属于人工固氮
B．反应②为氧化还原反应
B
5．（2024·山东日照二模）部分含氮物质的分类与相应化合物关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．b具有碱性和还原性
B．反应Ⅰ中氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1
C．反应Ⅱ过程中生成0.1 mol N2时，转移1 mol电子
D．反应Ⅲ能有效降低水体中的氮元素含量
D
解析：据题干部分含氮物质的分类与相应化合物关系图，可知a为NH3、b为N2H4、c为铵盐、d为亚硝酸盐、e为硝酸盐；b为肼，结构式为H2N—NH2，氨基具有碱性，N呈－2价，化合价可升高具有还原性，A正确； 反应Ⅰ中－3价氮化合价变为0价，得到氧化产物氮气，＋3价氮化合价变为0价，得到还原产物氮气，结合得失电子守恒可知，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1，B正确；反应Ⅱ为硝酸根离子被亚铁离子还原为氮气，氮化合价由＋5变为0，则生成0.1 mol N2时，转移0.1 mol×2×5＝1 mol电子，C正确；反应Ⅲ为d转化为c，＋3价氮转化为－3价，亚硝酸盐转变为铵盐，不能有效降低水体中的氮元素含量，D错误。
6．（2024·河北邢台五岳联盟模拟）部分含氮物质的“价—类”二维图如图。下列叙述错误的是(　　)
A．a分子含18个电子
B．c的酸根离子的空间结构为V形
C．水和d反应生成e和b
D．e的浓溶液保存于棕色试剂瓶中
C
7．（2024·广东江门一模）某学习小组设计如图所示实验装置（装置中空气已排尽）探究氮的氧化物的性质。下列说法不正确的是(　　)
A．装置Ⅰ中产生红棕色气体，体现浓硝酸的强氧化性
B．将装置Ⅱ浸入热水浴中，气体颜色变深，说明2NO2(g) N2O4(g)是放热反应
C
C．装置Ⅲ中的溶液变蓝，说明NO2氧化了金属铜
D．向装置Ⅴ中加入蒸馏水，无色气体变为红棕色
解析：铜与浓硝酸反应生成红棕色气体NO2，体现浓硝酸的强氧化性，A正确；将装置Ⅱ浸入热水浴中，气体颜色变深，说明2NO2(g) N2O4(g)平衡逆向移动，反应是放热反应，B正确；NO2溶于水生成硝酸，装置Ⅲ中的溶液变蓝是硝酸氧化了金属铜，不是NO2氧化了铜，C错误；向装置Ⅴ中加入蒸馏水，Na2O2与水反应生成O2，O2与无色气体NO反应生成红棕色气体NO2，无色气体变为红棕色，D正确。
8．碳酸盐约占海水盐分的0.34%，一种海水脱硫的新工艺如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．SO2排入大气易引起酸雨
B．海水吸收二氧化硫时可能有
CO2逸出
C．处理后的海水pH增大
D．海水脱硫工艺简单，投资及运行费用低
C
解析：SO2排入大气易引起硫酸型酸雨，A正确；由于SO2溶于水后形成的H2SO3的酸性强于H2CO3，海水中含有碳酸盐，故海水吸收二氧化硫时可能有CO2逸出，B正确；天然海水中由于含有碳酸盐而呈碱性，处理后的海水中碳酸盐的量减少变成了硫酸盐，硫酸盐呈中性，故处理后海水的pH减小，C错误；海水脱硫是利用天然海水的碱度中和烟气中的酸性气体SO2，将大气中的SO2转化为硫酸盐，该工艺简单，投资及运行费用低，D正确。
9．（2024·东北三省新高考模拟）硝酸可用于制化肥、农药、染料等。工业制备硝酸的过程如下图所示，下列有关说法错误的是(　　)
A．图中A和B分别为氧气和水
B．合成氨原料气未净化可能引起催化剂“中毒”
C．尾气中的氮氧化合物可用Na2CO3溶液吸收处理
D．合成氨塔中采用高温高压有利于提高反应物的转化率
D
解析：由题给流程可知，高温高压、催化剂作用下氮气和氢气在合成塔中反应生成氨气，向氨分离器得到的氨气中通入氧气，氨气在氧化炉中与氧气共热发生催化氧化反应生成一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮在吸收塔中与水反应生成硝酸和一氧化氮。由分析可知，A和B分别为氧气和水，故A正确；合成氨原料气中含有能使催化剂中毒的杂质气体，所以原料气通入合成塔之前必须做净化处理，故B正确；碳酸钠溶液呈碱性，能与氮氧化合物反应，所以为防止氮氧化合物排放污染空气，可以用碳酸钠溶液处理尾气中的氮氧化合物，故C正确；合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，反应物的转化率减小，故D错误。
10．（2025·河南漯河高三期末）硝酸盐污染已成为一个日益严重的环境问题，甲酸(HCOOH)在纳米级Pd表面分解为活性H2和CO2，再经下列历程实现NO的催化还原，进而减少污染。已知Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)表示Fe3O4中二价铁和三价铁。下列说法正确的是(　　)
A．纳米级Pd可以改变Pd的化学性质
B．HCOOH分解时，碳氢键和氧氢键发生了断裂
B
11．（2025·八省联考陕西卷）下列物质在一定条件下的转化关系如图所示。E、G、Q、R均为气体，其中R为红棕色。下列说法正确的是(　　)
A．E、G、Q、R、T所含同种元素化合价依次升高
B．E的水溶液能导电，所以E是电解质
C．Q和E可用排水法收集
D．铜与不同浓度的T溶液反应均可生成Q
A
解析：由题图中转化关系和R为红棕色可知，E、G、Q、R、T均为含氮物质，故E为NH3、G为N2、Q为NO、R为NO2、T为HNO3。由分析可知，E、G、Q、R、T所含同种元素化合价依次升高，A符合题意；NH3是非电解质，B不符合题意；NH3极易溶于水，不能用排水法收集，C不符合题意；铜和浓硝酸反应的还原产物是二氧化氮，铜和稀硝酸反应的还原产物是一氧化氮，D不符合题意。
二、非选择题（共27分）
12．（14分）（2025·山东东营高三期末）研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。
(1)上图为某市某日空气质量报告，当日的首要空气污染物为______。汽车尾气（含CO、SO2和NOx等）是城市空气的污染源之一。三元催化可以将汽车尾气中的CO和NOx进行净化处理，该过程中发生反应的化学方程式为______________________________。
PM10
(2)硝酸工业废气中有氮氧化物(NOx)，利用尿素消除NOx污染的转化反应为ⅰ.NO＋O2―→NO2，ⅱ.NO2＋CO(NH2)2―→无污染气体。尿素中碳元素的化合价为____，反应ⅱ的化学方程式为___________________________
________________________。
解析：尿素中碳元素的化合价为＋4；反应ⅱ为NO2和CO(NH2)2反应生成无污染的物质，反应的化学方程式为6NO2＋4CO(NH2)2===4CO2＋7N2＋8H2O。
＋4
6NO2＋4CO(NH2)2===4CO2＋
7N2＋8H2O
溶液pH越小，
溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强
(4)通过如下流程可实现SO2和NO综合处理并获得保险粉(Na2S2O4)和硝酸铵。
2∶1
13．（13分）（2024·重庆百师联盟高三联考）某兴趣小组设计用铜粉将NO还原为N2。
已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不能吸收NO。
(1)装置F的名称为__________，装置的连接顺序为a→__________________
_________________________。
球形干燥管
f→e→j→i→h→g
（或g→h）→b→c→d
(2)装置A中发生反应的离子方程式为________________________________
________。装置C中发生反应的离子方程式为_________________________
______________________。
＋2NO↑
＋H2O
(3)装置D的作用为____________________________。
吸收挥发出来的硝酸和NO2
(4)装置E中可观察到的现象为________________。
解析：铜粉将NO还原为N2，铜被氧化为氧化铜，E装置中可观察到的现象为红色固体变为黑色。
红色固体变为黑色
(5)反应一段时间后拆下装置E，连接下图装置，一段时间后无水硫酸铜变蓝色，写出通入氨气后装置E中发生反应的化学方程式：_____________
_____________________________。该反应可证明氨气具有__性。
2NH3＋3CuO
V

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