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(共53张PPT)
[学习目标]
1.能从物质类别、氮的化合价变化角度理解氮及其化合物的转化关系。
2.能从含氮物质的性质和转化的视角解释生产、生活中的相关现象。
1.氮在自然界中的循环
2.氮元素的“价—类”二维图
(1)横向转化为物质类别变化,是非氧化还原反应,如:
①氨气转化为铵盐:HCl+NH3=== NH4Cl。
②硝酸转化为硝酸盐:NaOH+HNO3=== NaNO3+H2O。
1.(2026·汕头市高三期末)某同学在实验室对NH3和NO2反应进行探究,实验设计如图所示(部分夹持装置省略):
B
下列叙述错误的是(　　)
A.a中固体为NH4Cl和Ca(OH)2
B.b中可使用无水CaCl2作为干燥剂
C.已知M中反应产生两种环境友好型物质,则NH3作还原剂
D.可通过抽动铜丝控制d中反应的发生与停止
2.(2025·红河州、文山州期末联考)结合氮元素的“价类二维图”。下列说法正确的是(　　)
C
A.a转化为c属于氮的固定
B.c和d均可用向上排空气法收集
C.绝大多数h类物质易溶于水,受热易分解
D.在一定条件下,Mg、O2分别与b反应,生成物均为共价化合物
解析　结合氮元素的“价类二维图”,a为NH3,b为N2,c为NO,d为NO2,e为HNO3,f为硝酸盐,g为NH3·H2O,h为铵盐,据此回答;氮的固定是将游离态氮转化为化合态氮,因此NH3转化为NO,不属于氮的固定,故A错误;NO能与氧气反应生成NO2,因此不可用向上排空气法收集,故B错误;铵盐大多数易溶于水且受热易分解,如NH4Cl分解生成NH3和HCl,故C正确;在一定条件下,Mg 与N2反应生成Mg3N2,Mg3N2是离子化合物,故D错误;故选C。
1.含硫化合物对环境的污染与防治
(1)硫的氧化物的来源、危害及防治
石油和煤
含硫矿物
5.6
脱硫
(2)硫酸型酸雨的形成过程
②氨水脱硫法
该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,其反应的化学方程式为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
钠碱脱硫法是用NaOH/Na2CO3吸收烟气中的SO2,得到Na2SO3和NaHSO3,发生反应的化学方程式为2NaOH+SO2=== Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2=== Na2SO3+CO2,Na2SO3+SO2+
H2O=== 2NaHSO3。
④双碱脱硫法
先利用烧碱吸收SO2,再利用熟石灰浆液进行再生,再生后的NaOH碱液可循环使用,化学反应原理为a.吸收反应:2NaOH+SO2=== Na2SO3+H2O,2Na2SO3+O2=== 2Na2SO4。b.再生反应:Na2SO3+Ca(OH)2=== CaSO3↓+2NaOH,Na2SO4+Ca(OH)2=== CaSO4↓+2NaOH。
2.氮氧化物对环境的污染与防治
(1)常见的污染类型及对人体的危害
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,产生的一种有毒烟雾。
②酸雨:NOx排入大气中后,与水反应生成HNO3和HNO2,随雨水降到地面。
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。
④NO与血红蛋白结合使人中毒。
(2)常见的NOx尾气处理方法
①碱液吸收法
2NO2+2NaOH=== NaNO3+NaNO2+H2O
NO2+NO+2NaOH=== 2NaNO2+H2O
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),一般适用于工业尾气中NOx的处理。
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中NOx的处理)。
[正误辨析]　正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)酸雨被称为“天堂的眼泪”,某雨水样品放置一段时间后,pH 由4.68变为4.00,是因为雨水中溶解的CO2增多。( )
(2)燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放。( )
(3)燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施。( )
(4)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气体,它们都是大气污染物。( )
×
×
√
×
1.(2025·大庆市大庆中学期中)硫、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,下列有关酸雨的说法不正确的是(　　)
A.二氧化硫、二氧化氮是形成酸雨的主要因素
B.在酸雨形成过程中没有发生氧化还原反应
C.煤和石油的燃烧、汽车尾气等是酸雨污染物的主要来源
D.酸雨的危害有破坏农作物,使土壤、湖泊酸化以及加速建筑物、桥梁的腐蚀等
B
解析　二氧化硫与空气中的O2、H2O反应产生硫酸;二氧化氮与H2O反应产生HNO3,因此二者都是形成酸雨的主要因素,A正确;SO2与H2O反应产生H2SO3,该反应属于非氧化反应还原反应,反应产生的H2SO3被溶解在溶液中的O2氧化产生H2SO4,该反应中有S、O元素化合价的变化,反应属于氧化还原反应;NO2与H2O反应产生HNO3、NO,反应中有N元素化合价的变化,因此该反应也属于氧化还原反应,B错误;煤完全燃烧时,会排放出SO2和NO2等污染物,汽车尾气也有氮氧化物NOx产生,它们都是酸雨污染物的主要来源,C正确;pH<5.6的酸性降水叫酸雨,酸雨对农作物、桥梁、建筑物都具有一定的破坏作用,D正确。
2.[走进教材]科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关,转化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.N2O5、SO2和SO3属于酸性氧化物,均能与碱反应
B.雾的分散质是小液滴,霾的分散质含有小颗粒
C.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵,与燃烧尾气中NOx 、SO2有关
D.NH3是形成无机颗粒物的催化剂,能加快雾霾的形成
D
解析　酸性氧化物是能与碱反应只生成一种盐和水的氧化物,故N2O5、SO2和SO3属于酸性氧化物,A正确;雾是一种气溶胶,而霾是由包含PM2.5在内的大量颗粒物漂浮在空气中形成的、不属于胶体,雾的分散质是细小的小水滴,分散剂是空气,霾的分散质是固体小颗粒,分散剂是空气,B正确;由转化关系图可知,雾霾中含有的硝酸铵和硫酸铵与燃烧尾气中NOx 、SO2有关,C正确;由转化关系图可知,NH3是形成无机颗粒物时消耗的反应物而不是催化剂,D错误。
3.(2025·兴安盟乌兰浩特第一中学开学测试)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说法正确的是(　　)

A.在转化过程中,氮元素均被还原
B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C.储存过程中消耗0.2 mol O2,转移电子数为0.4NA
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
D
解析　根据图示可知,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2的过程中,N元素化合价升高被氧化,故A错误;根据图示可知,BaO为催化剂,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2时,BaO参与储存N元素,故B错误;根据化合价和电子转移可知,O2~4e-,就氧气自身而言,消耗0.2 mol O2时,转移电子数为0.8NA,故C错误;整个过程中,CO、CxHy、NOx转化成CO2、H2O、N2,说明三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,故D正确;答案选D。
1.(2021·河北卷)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(　　)
A.NO2和SO2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NO、SO2和PM2.5
C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2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
D
解析　NO2是红棕色且有刺激性气味的气体,而SO2是无色有刺激性气味的气体,A错误;汽车尾气的主要大气污染物为C与N的氧化物,如NOx和CO等,B错误;氮的固定是指将游离态的氮元素转化为化合态,且植物可吸收土壤中的铵根离子或硝酸根离子作为肥料,不能直接吸收空气中的氮氧化物,C错误;工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除,如加入石灰石或石灰乳均可进行脱硫处理,D正确;故选D。
B
3.(2024·湖南卷)某学生按如图所示方法进行实验,观察到以下实验现象:
①铜丝表面缓慢放出气泡,锥形瓶内气体呈红棕色;
②铜丝表面气泡释放速度逐渐加快,气体颜色逐渐变深;
③一段时间后气体颜色逐渐变浅,至几乎无色;
④锥形瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升,最终铜丝与液面脱离接触,反应停止。
下列说法正确的是(　　)
A.开始阶段铜丝表面气泡释放速度缓慢,原因是铜丝在稀硝酸中表面钝化
B.锥形瓶内出现了红棕色气体,表明铜和稀硝酸反应生成了NO2
C.红棕色逐渐变浅的主要原因是3NO2+H2O=== 2HNO3+NO
D.铜丝与液面脱离接触,反应停止,原因是硝酸消耗完全
C
解析　金属铜遇稀硝酸不会发生钝化,开始阶段铜丝表面气泡释放速率较慢,可能的原因是铜表面有氧化铜,也可能是反应温度低,反应速度小,故A项错误;由于装置内有空气,铜和稀硝酸反应生成的NO迅速被氧气氧化为红棕色的NO2,产生的NO2浓度逐渐增加,气体颜色逐渐变深,故B项错误;装置内的NO2能与溶液中的H2O发生反应3NO2+H2O=== 2HNO3+NO,气体颜色逐渐变浅,故C项正确;由于该装置为密闭体系,生成的NO无法排出,逐渐将锥形瓶内液体压入长颈漏斗,铜丝与液面脱离接触,反应停止,故D项错误。
[夯基固本练]
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1.燃油汽车行驶中会产生CO、NO等多种污染物。下图为汽车发动机及催化转化器中发生的部分化学反应。以下判断错误的是(　　)

A.甲是空气中体积分数最大的成分
B.乙是引起温室效应的气体之一
C.反应(Ⅰ)在常温下容易发生
D.反应(Ⅱ)中NO是氧化剂
C
解析　甲和氧气反应生成一氧化氮,一氧化氮和一氧化碳反应生成甲和二氧化碳,再根据元素守恒,则甲为氮气。甲是氮气,氮气是空气中体积分数最大的成分,故A正确;乙是二氧化碳,则乙是引起温室效应的气体之一,故B正确;由于氮气含有氮氮三键,因此反应(Ⅰ)在常温下不容易发生,在高温或放电条件下发生,故C错误;一氧化碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳,一氧化氮中氮化合价降低,因此反应(Ⅱ)中NO是氧化剂,故D正确。
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2.(2025·临夏州期末)NH3是一种重要的化工原料,在半导体光催化的作用下,N2分子被光催化材料捕获进而实现N2→NH3的转化(过程如图)。下列说法错误的是(　　)

A.此方法属于人工固氮
B.NH3是该反应的还原产物
C.该方法实现了光能向化学能的转化
D.理论上,每消耗1 mol N2生成32 g O2
D
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5.(2025·广州市邝维煜纪念中学期中)利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除废气中的NO和NO2,生成两种无毒物质,其反应历程如图所示,下列说法正确的是(　　)
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6.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
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7.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,通过氨氧化法可制得硝酸,反应过程如图:
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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
B.BaSO3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①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④中,当V(NO2)∶V(O2)=4∶1时,理论上NO2全部转化为HNO3
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8.(2025·河北省部分高中二模)P、Q、L、M、N均含有一种相同的元素,其中只有P为单质。上述物质之间的转化关系如图所示(反应条件和部分生成物已省略)。下列说法正确的是(　　)

A.物质P和L均可以用排空气法收集
B.物质N在光照条件下也生成物质Q
C.物质M与H2O 反应时,M既是氧化剂又是还原剂
D.图中物质转化涉及的反应均可以在常温下进行
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[素养提升练]
9.图示分析是学习化学重要手段之一,学习过程中常遇到各类“数形结合”问题。结合所给图示回答相关问题:
(1)从元素化合价和物质类别两个维度学习、研究物质的性质及转化,是一种行之有效的方法。图1是氮元素的“价类二维图”的部分信息。
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①共价化合物X的化学式　　　(填“一定”或“不一定”)为NH3,Y的化学式　　　。
②图中关于NO2转化为HNO3的反应过程,下列说法正确的是　　。
a.氮元素的化合价不发生变化
b.该转化过程中,NO2既是氧化剂,又是还原剂
c.若用NO2与H2O反应制取HNO3,可生成另一种产物NO
(2)从绿色化学、环保的角度选择制取硝酸铜的原料为　　　。
A.Cu B.CuO
C.CuS D.Cu(OH)2
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一定
N2O5
c
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(3)NO2、NO和SO2是大气初期污染物的主要成分,NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图2所示。当NO2与NO的物质的量之比为1∶1时,与足量氨气在一定条件下发生反应,该反应的化学方程式为
　。
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(4)HNO2是一种酸性比醋酸稍强的弱酸,其钠盐(NaNO2)外观与食盐相似,极易被误认为食盐而引起中毒。鉴别NaNO2和NaCl的简便方法是:_________________________
__________________________________________。
溶于水后测两种溶液的酸碱
性,呈碱性的为NaNO2溶液,呈中性的为NaCl溶液
解析　(1)①由图可知,X是N -3价的氢化物,则X一定为NH3;Y为N +5价的氧化物,则Y为N2O5;②氮元素的化合价由+4价升为+5价,发生了变化,a错误;该转化过程中,NO2可以被氧化剂氧化,如4NO2+2H2O+O2=== 4HNO3,NO2是还原剂,b错误;若用NO2与H2O反应制取HNO3,NO2可以发生歧化反应,生成HNO3和NO,3NO2+H2O=== 2HNO3+NO,c正确;故选c。(2)Cu与HNO3反应生成Cu(NO3)2的同时会有NO生成,NO在空气中与O2反应生成NO2,是空气污染物,A不符合题意;CuO与HNO3反应可直接生成Cu(NO3)2和H2O,没有污染物生成,绿色环保,B符合题意;CuS与HNO3反应制备Cu(NO3)2时,会有S和NO生成,根据A选项的分析,对空气有污染,C不符合题意;Cu(OH)2与HNO3反应可直接生成Cu(NO3)2和H2O,没有污染物生成,绿色环保,D符合题意;故选BD。(3)由图可知,
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