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第三章 非金属元素及其化合物
第3讲 氮及其化合物
1.自然界的氮循环如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．①中N2与O2反应生成NO2是自然固氮
B．②中合成氨属于人工固氮
C．③中的氮元素被氧化
D．氮循环过程中没有氧元素参加
【解析】B ①中N2与O2反应生成NO是自然固氮，A错误；②中N2与H2在高温、高压、催化剂条件下反应产生NH3，属于人工固氮，B正确；③中细菌还原硝酸根中正五价的氮，生成无污染的0价的N2，所以③中氮元素化合价降低，得到电子被还原，C错误；如N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的NO气体，氧元素参与了反应，二氧化氮易与水反应生成硝酸(HNO3)和NO，也有氧元素参加反应，D错误。
2.(2023江苏苏锡常镇四市调研)下列有关氮及其化合物的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A.N2难溶于水,可用作粮食保护气
B.氨水具有碱性,可用于去除烟气中的SO2
C.NO2具有还原性,与N2H4混合可用作火箭推进剂
D.HNO3具有氧化性,可用于生产氮肥NH4NO3
【解析】B　氮气用作粮食保护气是因为氮气的化学性质稳定,与氮气的溶解性无关,A错误;氨水呈碱性,可与酸性氧化物反应,故可用于除去烟气中的SO2,B正确;NO2具有氧化性,与N2H4混合反应生成氮气并放热,体现的是NO2的氧化性,C错误;HNO3具有氧化性,但用硝酸与氨气反应生产氮肥NH4NO3体现的是硝酸的酸性,D错误。
3.硝酸被称为“国防工业之母”，是因为它是制取炸药的重要原料。下列实验事实与硝酸性质对应不准确的一组是(　　)
A．硝酸能与FeO反应——酸性和氧化性
B．不能用稀硝酸与锌反应制氢气——强氧化性
C．要用棕色试剂瓶盛装浓硝酸——不稳定性
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去——强氧化性
【解析】D　D项中“滴有酚酞的氢氧化钠溶液红色褪去”，其褪色的原因可能是硝酸的强氧化性把酚酞氧化而褪色，但也有可能是硝酸与氢氧化钠发生中和反应，究竟是哪个原因，还需要实验验证，D项不准确。
4.(2023·舟山模拟)自然界中氮的部分循环过程如图，下列有关说法正确的是(　　)
A．过程①和②均属于自然固氮
B．X→Y发生化合反应
C．NH3→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
【解析】B　依据自然界中氮的部分循环过程图可知，X为NO，Y为NO2，Z为HNO3，M为硝酸盐，N为铵盐。过程①可能是自然固氮，但过程②不是，A错误；X→Y发生的反应为2NO＋O2===2NO2，是化合反应，B正确；NH3→N的过程元素化合价没有改变，所以不是氧化还原反应，C错误；若为硫循环，X为SO2，Y为SO3，X→Y的反应为2SO2＋O22SO3，X在空气中点燃不能得到Y，D错误。
5.如图所示是NH3的两个性质实验，下列有关说法中正确的是(　　)
A．两个实验均表现了NH3易溶于水
B．两个实验均表现了NH3易挥发
C．两个实验均表现了NH3是碱性气体
D．两个实验均表现了NH3是还原性气体
【解析】C　综合分析如下，实验一是氨的喷泉实验，证明氨极易溶于水，形成一水合氨弱碱溶液，滴加酚酞溶液变红色，证明氨是碱性气体。实验二中浓氨水挥发出的氨分子和浓盐酸挥发出的氯化氢分子结合生成氯化铵固体小颗粒，证明浓氨水易挥发，氨遇到氯化氢发生反应生成氯化铵，证明氨是碱性气体。
6.某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)，下列说法不正确的是(　　)
已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。
A．装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d
B．装置E中发生反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2
C．装置D的作用是吸收挥发出来的硝酸和产生的NO2
D．装置B的作用是干燥，防止水蒸气进入E中干扰反应
【解析】D　由题给信息，根据实验原理“NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO”，所以首先应制备纯净干燥的NO。利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸蒸气和产生的NO2，故先通过装置D除去挥发出的HNO3和产生的NO2，然后再通过F干燥，得到纯净干燥的NO，然后进入E中与铁粉反应，最后处理多余的NO，由于NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过B氧化NO，再通过C吸收，故上述装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d，A项正确；装置E中NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO，反应的化学方程式为2NO＋2Fe2FeO＋N2，B项正确；装置D盛放的是水，其作用是除去挥发出的HNO3和产生的NO2，C项正确；装置B盛放的是浓硝酸，可以将NO氧化为NO2，便于氢氧化钠溶液充分吸收，D项错误。
7.(2023广东潮州模拟)某工厂拟综合处理含N的废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计如图所示流程:
下列说法不正确的是(　　)
A.固体1中主要含有CaCO3、CaSO3、Ca(OH)2
B.X可以是空气,但不能过量
C.捕获剂所捕获的气体主要是CO、N2
D.处理含N废水时,发生的反应为N+NN2↑+2H2O
【解析】C　工业废气中CO2、SO2可被石灰乳吸收生成CaCO3、CaSO3,因氢氧化钙过量,则固体1为主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3,A正确;气体1是不能被过量石灰乳吸收的N2、NO、CO,向气体1中通入气体X,用NaOH溶液处理后得到NaNO2,X可为空气,但不能过量,否则会得到硝酸钠,B正确;气体2含有CO、N2,经捕获剂分离氮气和CO,所捕获的气体主要是CO,防止污染空气,C错误;用NaOH溶液处理后得到的NaNO2与含有N的废水反应生成无污染气体,应生成氮气,反应的离子方程式为N+NN2↑+2H2O,D正确。
8.下图是在Cu基分子筛表面用NH3处理NO污染物的一种反应机理。下列说法正确的是(　　)
注:图中元素右上角的罗马数字表示化合价
A.该过程中化合价发生变化的只有N和O两种元素
B.上述过程中催化剂首先吸附的是NO
C.该过程中氧化产物和还原产物只有N2
D.该过程的总反应为4NH3+4NO+O24N2+6H2O
【解析】D　从反应机理图可知,发生化合价变化的元素还有Cu,A错误;催化剂首先吸附的是NH3,B错误;NH3中的N被氧化生成N2,NO中的N被还原生成N2,O2被还原生成H2O,C错误。
9.自然界中的局部氮循环如下图。
(1)上图各含氮物质的转化途径中，属于氮的固定的是 (填数字序号)。
(2)NH3是氮循环中的重要物质，工业合成氨反应的化学方程式为 。
(3)某化工厂出现泄漏，大量氨水进入循环水系统，使循环水中含氯杀菌剂(有效成分为Cl2)的杀菌效果降低、硝化作用增强，导致循环水的pH发生波动，最终造成设备腐蚀。
①下列有关氨对循环水影响的说法中，正确的是 (填字母)。
a．过量氨进入循环水后，水中NO和NO含量会升高
b．过量氨进入循环水后，不会导致水体富营养化
c.循环水pH的波动中，pH的上升与氨水的碱性有关②通过检测循环水中的c(NO)可判断循环水的水质是否恶化，c(NO)检测利用的是酸性条件下I－被NO氧化为I2的反应，该反应的历程如下：
Ⅰ.NO＋2H＋===NO＋＋H2O
Ⅱ.……
Ⅲ.2ONI===I2＋2NO
Ⅱ的离子方程式为____________________________________。
(4)含NO的废水可用二硫化亚铁(FeS2)处理，在反硝化细菌的作用下发生以下反应，请将离子方程式补充完整：
14NO＋5FeS2＋ H＋7N2↑＋10SO ＋ ＋ 。
【答案】(1)①②
(2)N2＋3H22NH3
(3)①ac　②NO＋＋I－===ONI
(4)4　5Fe2+　2H2O
10.(2023·四川泸县第二中学模拟)氮和氮的化合物与人类有密切关系。
(1)下列属于氮的固定的是________(填序号)。
①工业上N2和H2合成NH3
②N2和O2放电条件下生成NO
③NH3催化氧化生成NO
写出反应③的化学方程式：_________________________________________。
(2)①治理NO污染通常是在氧化剂作用下，将NO氧化成溶解度高的NO2，然后用水或碱液吸收脱氮。下列物质可以用于氧化NO的是________(填字母)。
A．NaCl溶液 B．K2Cr2O7溶液
C．Na2CO3溶液 D．KMnO4溶液
②NO也可用NaClO碱性溶液氧化并将其转化为硝酸盐化肥，写出该反应的离子方程式：__________________________________________________。
③目前处理柴油车尾气中NOx和PM2.5等的方法之一是用车用尿素[CO(NH2)2]溶液在选择性催化还原系统中将NOx无害化处理，写出该系统无害化处理NO的化学方程式：________________________________________________。
(3)CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应，用Rh做催化剂时该反应的过程示意图如下：
过程Ⅰ为___________(填“吸热”或“放热”)过程。该反应中氧化产物为__________，当生成1 mol N2时，转移电子________mol。
【答案】(1)①②　4NH3＋5O24NO＋6H2O
(2)①BD　②2NO＋3ClO－ ＋2OH－===2NO＋3Cl－＋H2O　③2CO(NH2)2＋6NO===5N2＋2CO2＋4H2O　(3)吸热　CO2　4
【解析】(1)固氮是指将游离态的氮元素转化为化合态的氮元素，N2和H2合成NH3，N2和O2放电条件下生成NO，符合固氮的定义，故选①②；反应③NH3催化氧化生成NO和水，反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。(2)①氧化NO需要氧化剂，NaCl溶液、Na2CO3溶液均不与NO反应，K2Cr2O7、KMnO4溶液具有强氧化性，可以氧化NO，故选BD。(3)过程Ⅰ断裂化学键需要吸热，该反应的化学方程式为2CO＋2NON2＋2CO2，C元素化合价升高，氧化产物为CO2，氮元素从＋2价降低至0价，当生成1 mol N2时，转移电子4 mol。

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