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第22讲　含氮物质的转化　硫、氮氧化物的污染及治理
1.理解氮及其化合物的转化关系。2.了解硫、氮氧化物的污染及其治理。
考点一　含氮物质的转化
1.氮元素的“价—类”二维图
2.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。
(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。
请分别列举两个有关氮的化合物的歧化反应和归中反应。
(1)(歧化)3NO2+H2O===2HNO3+NO;
(2)(歧化)2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O;
(3)(归中)6NO+4NH35N2+6H2O(或6NO2+8NH37N2+12H2O);
(4)(归中)NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O。
1.空气中的氮气可通过人工固氮转化为氨气,氨气是重要的化工原料,通过氨氧化法可制得HNO3,反应过程如下:
HNO3是一种强氧化性酸,制HNO3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(　B　)
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可全部转化为HNO3
解析:HNO3是强氧化性酸,BaSO3固体能溶于稀硝酸,被氧化生成硫酸钡,HNO3被还原生成NO,B错误。
2.(2025·湖南益阳一模)氮及其化合物的“价—类”二维图如下所示,其中d为红棕色气体。下列说法正确的是(　A　)
A.a、b、c、d、e都是自然界中氮循环过程中的物质
B.a在足量的空气中燃烧能够生成c
C.向少量e的浓溶液中加入足量铜片,将产生的气体干燥后可得到纯净的气体d
D.实验室中可通过加热消石灰和f固体混合物的方法制取气体a
解析:氮循环中的物质主要有氮气、一氧化氮、二氧化氮、氨气和HNO3等,A正确;NH3在足量的空气中燃烧生成N2,不能得到NO,B错误;少量的浓硝酸中加入足量铜片,开始产生的气体为NO2,由于铜片足量,HNO3不足,浓度降低,此时产生的气体变为NO,所以最后得到的气体为NO2和NO的混合气体,C错误;加热硝酸铵可能会发生爆炸,故实验室中不能用加热消石灰和硝酸铵固体混合物的方法制取氨气,一般采用加热氯化铵和熟石灰(消石灰)固体混合物的方法来制取氨气,D错误。
3.(2025·湖南长沙模拟)a、b、c、d、x、y六种物质的转化关系如图所示,其中a、b、c、d均为气体,a含氮元素,b、c都不溶或难溶于水。下列说法正确的是(　A　)
A.a与Cl2反应可能产生白烟
B.x、y的水溶液均呈碱性
C.可以用排空气法收集气体c
D.x有毒,不能用作食品防腐剂
解析:由题意,a可能是NH3,b、c都不溶或难溶于水,则b是N2,c是NO,d是NO2,根据NO、NO2与NaOH溶液的反应和NO2与NaOH溶液的反应,可推知x是NaNO2,y是NaNO3。若a是氨气,氨气和氯气反应会形成白烟,A符合题意;硝酸钠溶液显中性,亚硝酸钠溶液显碱性,B不符合题意;NO密度和空气接近且易和空气中氧气反应,不可使用排空气法收集,C不符合题意;亚硝酸钠虽有毒,但是不影响其作食品防腐剂,D不符合题意。
考点二　硫、氮氧化物的污染及治理
1.硫的氧化物的污染与治理
(1)硫的氧化物的来源、危害
(2)硫酸型酸雨的形成途径
(3)SO2的处理方法
①钙基固硫法:为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中。
原理:CaO+SO2CaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,总方程式为2CaO+2SO2+O22CaSO4。
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。
SO2转化为(NH4)2SO3:2NH3·H2O+SO2===(NH4)2SO3+H2O;
(NH4)2SO3转化为(NH4)2SO4:2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4(或生成NH4HSO3,然后进一步氧化)。
③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溶液可循环使用。
NaOH吸收SO2:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O;
Na2SO3被O2氧化:2Na2SO3+O2===2Na2SO4;
Na2SO4和Ca(OH)2反应:Na2SO4+Ca(OH)2===CaSO4↓+2NaOH。
2.氮氧化物的污染与治理
(1)氮氧化物的主要来源
在机动车发动机中,燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应,生成氮氧化物。硝酸厂和化肥厂的废气中含有氮氧化物。
(2)氮氧化物对环境的影响
(3)氮氧化物的处理方法
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),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。
③生物处理法
利用微生物的代谢作用,将NOx转化为N2或自身生物质,成本低、无二次污染。
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(　C　)
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
2.下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。
方法Ⅰ 用氨水将SO2转化为NH4HSO3,再氧化为(NH4)2SO4
方法Ⅱ 用生物质热解气(主要成分CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成单质硫
方法Ⅲ 用Na2SO3溶液吸收SO2
(1)方法Ⅰ中氨水吸收燃煤烟气中SO2转化为NH4HSO3,反应的化学方程式依次为2NH3·H2O+SO2===(NH4)2SO3+H2O、(NH4)2SO3+SO2+H2O===2NH4HSO3。
(2)用方法Ⅰ脱硫时,能提高SO2去除率的措施有AC(填字母)。
A.增大NH3·H2O的浓度
B.升高反应温度
C.使燃煤烟气与氨水充分接触
D.通入空气使HS
(3)采用方法Ⅰ脱硫,并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2,结合离子方程式简述原因:燃煤烟气中大量的CO2虽然能被氨水吸收生成NH4HCO3,但由于H2SO3的酸性强于H2CO3,故SO2会与NH4HCO3反应生成NH4HSO3,离子方程式为HC2===2。
(4)方法Ⅱ中CO、H2还原SO2反应的化学方程式分别为2CO+SO2S+2CO2、2H2+SO2S+2H2O。
(5)对方法Ⅲ吸收液再生的方法有多种,加热可使吸收液再生,其反应的化学方程式为2NaHSO3Na2SO3+SO2↑+H2O。
3.(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:2CO+2NON2+2CO2。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3+6NO5N2+6H2O,写出氨气转化NO2的化学方程式:8NH3+6NO27N2+12H2O,该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为4︰3。
(3)工业尾气中氮的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:2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O。
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NaNO2。
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:补充适量空气。
1.(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　)
A.实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物:HNO3(稀)NONO2
B.工业制硝酸过程中的物质转化:N2NOHNO3
C.汽车尾气催化转化器中发生的主要反应:2NO+2CON2+2CO2
D.实验室制备少量NH3的原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
解析:Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO,NO与O2发生反应生成NO2,A正确;氮气与氧气在放电或高温条件下反应生成NO,但NO无法与水发生化学反应,且工业制硝酸不经过N2与O2反应这一过程,B错误;汽车尾气催化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体,故该反应的化学方程式为2NO+2CON2+2CO2,C正确;实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量NH3,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,D正确。
2.(2025·湖北卷)如图所示的物质转化关系中,固体A与固体B研细后混合,常温下搅拌产生气体C和固体D,温度迅速下降。气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。G是一种强酸。H是白色固体,常用作钡餐。下列叙述错误的是(　A　)
A.在C的水溶液中加入少量固体A,溶液pH升高
B.D为可溶于水的有毒物质
C.F溶于雨水可形成酸雨
D.常温下可用铁制容器来盛装G的浓溶液
解析:固体A与固体B研细后混合,常温下搅拌产生气体C和固体D,温度迅速下降。气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则C为NH3,G是强酸,则E是NO,F是NO2,G是HNO3;H是白色固体,常用作钡餐,H是BaSO4,D是BaCl2,A和B的反应是NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O反应,C(NH3)和HCl可转化为NH4Cl,则A是NH4Cl,B是Ba(OH)2·8H2O。在C(NH3)的水溶液(氨水)中加入少量固体A(NH4Cl),铵根离子浓度增大,抑制了NH3·H2O的电离,OH-浓度减小,溶液pH减小,A错误;D(BaCl2)易溶于水,溶于水电离出Ba2+,钡离子是重金属离子,有毒,B正确;F(NO2)与水反应生成HNO3,故NO2溶于雨水可形成硝酸型酸雨,C正确;G是HNO3,常温下浓硝酸将Fe钝化,故常温下可用铁制容器来盛装浓硝酸,D正确。
3.(2025·浙江1月选考)蛋白质中N元素含量可用下列方法测定:
下列说法不正确的是(　D　)
A.步骤Ⅰ须加入过量浓硫酸,以确保N元素完全转化为N
B.步骤Ⅱ,浓NaOH溶液过量,有利于蒸氨
C.步骤Ⅲ,用定量、过量盐酸标准溶液吸收NH3,以甲基红(变色的pH范围:4.4~6.2)为指示剂,用NaOH标准溶液滴定,经计算可得N元素的含量
D.尿素[CO(NH2)2]样品、NaNO3样品的N元素含量均可用该方法测定
解析:蛋白质中的N元素以氨基或酰胺基形式存在,在浓硫酸、K2SO4和催化剂CuSO4作用下发生反应生成N,再加入浓NaOH溶液让N转化为NH3蒸出,NH3用一定量的盐酸吸收,多余的盐酸用标准NaOH溶液滴定,从而计算出N的含量。步骤Ⅰ,加入过量浓硫酸,使蛋白质中的氨基和酰胺基全部转化为N,确保N元素完全转化为N,A正确;根据N+OH- NH3·H2O NH3+H2O,NaOH过量,增大OH-浓度有利于蒸氨,B正确;步骤Ⅲ,用定量、过量盐酸标准溶液吸收NH3后,过量的HCl用标准NaOH溶液滴定,反应后溶液中有NaCl和NH4Cl,终点显酸性,用在酸性范围内变色的甲基红为指示剂,C正确;NaNO3在浓硫酸、K2SO4和催化剂CuSO4作用下不会转化为N,不能用题述方法测定,D错误。
4.(2025·云南卷)某化学兴趣小组设计如下实验装置,通过测定反应前后质量的变化,验证NaNO3固体在酒精灯加热条件下,受热分解的气态产物。
实验步骤:先缓慢通入Ar气,排尽装置内空气;关闭Ⅰ左侧阀门,点燃酒精灯;一段时间后,Ⅱ中灼热的铜网变黑,熄灭酒精灯甲;再次缓慢通入Ar气……
下列说法错误的是(　A　)
A.实验步骤中,点燃酒精灯的顺序为甲、乙、丙
B.整个过程中,若Ⅲ中灼热的铜网未变黑,则说明生成的O2在Ⅱ中反应完全
C.实验结束后,若Ⅰ中减小的质量等于Ⅱ中增加的质量,则分解的气态产物只有O2
D.NaNO3应远离热源、可燃物,并与还原性物质分开存放
解析:先缓慢通入Ar气,排尽装置内空气,防止对实验造成干扰,关闭Ⅰ左侧阀门,先后点燃乙、丙、甲处酒精灯,一段时间后,Ⅱ中灼热的铜网变黑,说明NaNO3分解产生了O2,熄灭酒精灯甲,再次缓慢通入Ar气,使NaNO3分解产生的气态产物全部排尽,浓硫酸用于防止空气中的水蒸气进入装置干扰实验。一段时间后,Ⅱ中灼热的铜网变黑,说明NaNO3分解产生了O2,为确保能准确测定产生的氧气的质量,应先点燃乙处酒精灯,再点燃丙处酒精灯,最后点燃甲处酒精灯,A错误;Ⅱ、Ⅲ中Cu均能和氧气反应生成黑色的CuO,整个过程中,若Ⅲ中灼热的铜网未变黑,则说明生成的O2在Ⅱ中反应完全,B正确;Ⅱ中的Cu只能吸收O2,实验结束后,若Ⅰ中减小的质量等于Ⅱ中增加的质量,则分解的气态产物只有O2,C正确;由该实验可知NaNO3受热易分解产生氧化剂、助燃性气体O2,故NaNO3应远离热源、可燃物,并与还原性物质分开存放,D正确。
课时作业22(总分:50分)
1.(4分)(2022·天津卷)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。下列判断错误的是(　C　)
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
2.(4分)(2025·四川眉山统考)酸雨是一种突出的环境问题。下列说法正确的是(　B　)
A.酸雨主要是由空气中CO2的浓度增大引起的
B.酸雨能直接损伤农作物,破坏森林,加速桥梁的腐蚀
C.向煤中加入适量石灰石,在燃烧时SO2最终生成CaSO3,可减少酸雨
D.汽车排气管上装有“催化转化器”,使CO和NO反应生成N2和CO2,但不利于酸雨的防治
解析:酸雨主要是由空气中硫、氮的氧化物导致的,CO2的浓度增大引起温室效应,A错误;酸雨具有腐蚀性,能直接损伤农作物,破坏森林,加速桥梁的腐蚀,B正确;石灰石高温煅烧产生的氧化钙可以和有毒气体二氧化硫发生反应,生成的亚硫酸钙不稳定,易被氧气氧化为稳定的硫酸钙,实现煤的脱硫,C错误;汽车的排气管上装有“催化转化器”,使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2,可减少氮氧化物的排放,有利于酸雨的防治,D错误。
3.(4分)(2025·山东日照二模)下列关于含氮化合物之间转化反应的离子方程式书写错误的是(　C　)
A.氧化物转化为酸:3NO2+H2O===2H++2N+NO
B.氧化物转化为两种盐:2NO2+2OH-===N+H2O
C.氢化物转化为络合物:4NH3+Cu(OH)2=== [Cu(NH3)4](OH)2
D.酸转化为氧化物:Fe+4H++N===Fe3++NO↑+2H2O
解析:NO2和水反应生成NO和HNO3,离子方程式为3NO2+H2O===2H++2N+NO,A正确;NO2和NaOH溶液反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水,离子方程式为2NO2+2OH-===N+H2O,B正确;题述反应应在含NH3的水溶液中进行,反应生成[Cu(NH3)4]2+和OH-,离子方程式为Cu(OH)2+4NH3=== [Cu(NH3)4]2++2OH-,C错误;Fe和稀硝酸反应生成NO、硝酸铁和H2O,离子方程式为Fe+4H++N===Fe3++NO↑+2H2O,D正确。
4.(4分)(2025·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(　D　)
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
解析:由题图可知,a为NH3、b为N2H4、c为铵盐、d为亚硝酸盐、e为硝酸盐。b为肼,结构简式为H2N—NH2,氨基具有碱性,N化合价呈-2价,可升高,具有还原性,A正确;反应Ⅰ中-3价N化合价变为0价,得到氧化产物氮气,+3价N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,N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N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。
5.(4分)(2025·湖南岳阳模拟)甲、乙、丙、丁、戊、己为短周期元素组成的常见物质,其中甲、乙、丙、戊在常温下均为气体,甲和丁为原子总数不大于4的10e-分子,乙为单质。它们之间的转化关系如图。下列说法正确的是(　A　)
A.甲易溶于水,溶液显碱性
B.丙与乙反应时无明显现象
C.气体戊可通过排水法收集
D.戊与丁生成己的反应为化合反应
解析:由题意并结合转化关系可知,甲为NH3,乙为O2,丁为H2O,丙为NO,戊为NO2,己为HNO3。甲为NH3,易溶于水,形成的一水合氨溶液显碱性,故A正确;丙与乙反应生成红棕色气体(二氧化氮),有明显现象,故B错误;气体戊为NO2,二氧化氮和水反应,不能通过排水法收集,故C错误;戊与丁生成己的反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO,不是化合反应,故D错误。
6.(4分)(2025·甘肃白银三模)甲酸(HCOOH)可在纳米级Pd表面分解为活性H2和CO2,经下列历程实现N的催化还原。已知Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)表示Fe3O4中的二价铁和三价铁,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　A　)
A.100 mL 3 mol·L-1 NaNO2溶液中含有的N数目为0.3NA
B.生产中将催化剂处理成纳米级颗粒可增大甲酸分解的速率
C.在整个反应历程中,完全还原1 mol N需要2.5 mol H2
D.反应历程中生成的H+可调节体系pH,有增强N氧化性的作用
解析:HNO2为弱酸,即N能发生水解,故100 mL 3 mol·L-1 NaNO2溶液中含有的N数目小于0.3NA,A错误;将催化剂处理成纳米级颗粒可增大甲酸与催化剂的接触面积,进一步增大甲酸分解的速率,B正确;在整个反应历程中N被还原为N2,1 mol N转移5 mol电子,H2被氧化为H+,1 mol H2转移2 mol电子,则完全还原1 mol N需要2.5 mol H2,C正确;由题图可知,生成的H+可调节体系pH,可以增强N的氧化性,D正确。
7.(4分)用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下,下列说法不正确的是(　C　)
A.吸收时主要反应的化学方程式为NO+NO2+Ca(OH)2===Ca(NO2)2+H2O
B.采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收
C.将石灰乳改为澄清石灰水吸收效率将会增大
D.若尾气中n(NO2)︰n(NO)<1︰1,吸收后排放的气体中NO含量升高
解析:石灰乳改为澄清石灰水,Ca(OH)2的浓度变小,吸收效率减小,C项错误。
8.(4分)(2025·天津河北区模拟)氨是一种重要的化工原料,根据下图转化关系判断,下列有关表述正确的是(　B　)
A.浓硝酸见光易分解且易挥发,应用棕色试剂瓶盛放且用橡胶塞密封
B.戊与丁反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1︰2
C.实验室中可以采取加热甲物质的方法制取氨
D.向饱和NaCl溶液中依次通入过量的CO2和NH3,然后过滤可制得乙
解析:氨发生催化氧化生成NO和H2O,NO和O2反应生成NO2,故丙是NO、丁是H2O、戊是NO2;NO2和H2O反应生成HNO3和NO;NH3和HCl反应生成NH4Cl,甲是NH4Cl;NH3、NaCl、CO2、H2O反应生成NaHCO3,乙是NaHCO3。浓硝酸见光易分解且易挥发,应用棕色试剂瓶盛放,浓硝酸具有强氧化性,能腐蚀橡胶塞,不能用橡胶塞密封,故A错误;NO2和H2O反应生成HNO3和NO,氮元素化合价部分由+4价升高为+5价、部分由+4价降低为+2价,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1︰2,故B正确;NH4Cl受热分解生成的NH3和HCl遇冷会重新化合生成NH4Cl,不能采取加热NH4Cl的方法制取氨,故C错误;NH3极易溶于水,CO2在碱性溶液中溶解度增大,向饱和NaCl溶液中先通入过量的NH3,再通入CO2生成NaHCO3晶体,故D错误。
9.(4分)(2025·四川成都石室中学二模)硝酸钠在玻璃业、染料业、农业等领域应用广泛。工业上以含氮氧化物废气为原料生产硝酸钠的流程如图所示:
已知:①2NO2+Na2CO3===NaNO3+NaNO2+CO2;②NO2+NO+Na2CO3===2NaNO2+CO2。
下列叙述正确的是(　D　)
A.NO2属于酸性氧化物
B.同时发生反应①和②时,被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比可能为2︰1
C.“转化器”中生成的NaNO3既是氧化产物,又是还原产物
D.不考虑流程中钠、氮元素的损失,则a+c=
解析:NO2、NO通入Na2CO3溶液发生已知①②的两个反应,会生成NaNO3和NaNO2的混合物,加入稀硝酸将NaNO2转化为NaNO3,最后对NaNO3溶液蒸发结晶得到NaNO3固体。酸性氧化物与碱反应只生成一种盐和水,NO2与NaOH反应生成NaNO2、NaNO3和水,生成两种盐,不属于酸性氧化物,A错误;反应①为歧化反应,NO2既是氧化剂也是还原剂,被氧化的氮元素与被还原的氮元素的物质的量之比为1︰1,反应②NO中氮元素化合价升高被氧化,NO2中氮元素化合价降低被还原,被氧化的氮元素与被还原的氮元素的物质的量之比也为1︰1,根据m=n·M,同时发生反应①和②时,被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比为1︰1,B错误;“转化器”中加入稀硝酸将NaNO2转化为NaNO3,HNO3被还原为NO,生成的NaNO3是氧化产物,NO是还原产物,C错误;根据题意可知,N元素和Na元素最终变为NaNO3,根据元素守恒有等式:a+b+e=2c;NO、NO2最终变为NaNO3,N失去电子,O2得到电子,根据得失电子守恒有等式:3a+b=4d,根据上述两个等式可得a+c=,D正确。
10.(14分)我国大、中型火电厂的脱硫系统大多采用石灰石-石膏法工艺,基本流程如图。
(1)流程图中涉及的主要反应的化学方程式:
SO2+CaCO3===CO2+CaSO3、2CaSO3+O2===2CaSO4、CaSO4+2H2O===CaSO4·2H2O。
(2)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。
①当烟气通入速率一定时,石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图所示,当石灰石浆液pH>5.7时,脱硫效率降低的原因可能是pH增大,石灰石的溶解度减小,减慢了与SO2的反应。
②燃煤烟气通入石灰石浆液时的温度不宜过高的原因是温度升高,SO2的溶解度减小。(共60张PPT)
第五章　非金属及其化合物
第22讲　含氮物质的转化　硫、氮氧化物的污染及治理
目
录
考点二　硫、氮氧化物的污染及治理
课时作业
考点一　含氮物质的转化
真题演练 感悟高考
复习目标
1.理解氮及其化合物的转化关系。2.了解硫、氮氧化物的污染及其治理。
一
考点一 含氮物质的转化
1.氮元素的“价—类”二维图
2.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。
(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。
请分别列举两个有关氮的化合物的歧化反应和归中反应。
(1)(歧化)____________________________;
(2)(歧化)______________________________________;
(3)(归中)______________________________________________________
______________;
(4)(归中)___________________________________。
微点助学
3NO2+H2O===2HNO3+NO
2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O
6NO+4NH3
5N2+6H2O(或6NO2+8NH3
7N2+12H2O)
NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O
1.空气中的氮气可通过人工固氮转化为氨气,氨气是重要的化工原料,通过氨氧化法可制得HNO3,反应过程如下:
HNO3是一种强氧化性酸,制HNO3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可全部转化为HNO3
解析:HNO3是强氧化性酸,BaSO3固体能溶于稀硝酸,被氧化生成硫酸钡,HNO3被还原生成NO,B错误。
B
2.(2025·湖南益阳一模)氮及其化合物的“价—类”二维图如下所示,其中d为红棕色气体。下列说法正确的是(　　)
A.a、b、c、d、e都是自然界中氮循环
过程中的物质
B.a在足量的空气中燃烧能够生成c
C.向少量e的浓溶液中加入足量铜片,将
产生的气体干燥后可得到纯净的气体d
D.实验室中可通过加热消石灰和f固体混合物的方法制取气体a
A
解析:氮循环中的物质主要有氮气、一氧化氮、二氧化氮、氨气和HNO3等,A正确;NH3在足量的空气中燃烧生成N2,不能得到NO,B错误;少量的浓硝酸中加入足量铜片,开始产生的气体为NO2,由于铜片足量,HNO3不足,浓度降低,此时产生的气体变为NO,所以最后得到的气体为NO2和NO的混合气体,C错误;加热硝酸铵可能会发生爆炸,故实验室中不能用加热消石灰和硝酸铵固体混合物的方法制取氨气,一般采用加热氯化铵和熟石灰(消石灰)固体混合物的方法来制取氨气,D错误。
3.(2025·湖南长沙模拟)a、b、c、d、x、y六种物质的转化关系如图所示,其中a、b、c、d均为气体,a含氮元素,b、c都不溶或难溶于水。下列说法正确的是(　　)
A.a与Cl2反应可能产生白烟
B.x、y的水溶液均呈碱性
C.可以用排空气法收集气体c
D.x有毒,不能用作食品防腐剂
A
解析:由题意,a可能是NH3,b、c都不溶或难溶于水,则b是N2,c是NO,d是NO2,根据NO、NO2与NaOH溶液的反应和NO2与NaOH溶液的反应,可推知x是NaNO2,y是NaNO3。若a是氨气,氨气和氯气反应会形成白烟,A符合题意;硝酸钠溶液显中性,亚硝酸钠溶液显碱性,B不符合题意;NO密度和空气接近且易和空气中氧气反应,不可使用排空气法收集,C不符合题意;亚硝酸钠虽有毒,但是不影响其作食品防腐剂,D不符合题意。
二
考点二 硫、氮氧化物的污染及治理
1.硫的氧化物的污染与治理
(1)硫的氧化物的来源、危害
石油和煤
含硫矿石
5.6
(2)硫酸型酸雨的形成途径
(3)SO2的处理方法
①钙基固硫法:为防治酸雨,工业上常用生石灰和含硫的煤混合后燃烧,燃烧时硫、生石灰、O2共同反应生成硫酸钙,从而使硫转移到煤渣中。
原理:CaO+SO2 　　 CaSO3,2CaSO3+O2 　　　2CaSO4,总方程式为2CaO+2SO2+O2 　　　2CaSO4。
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。
SO2转化为(NH4)2SO3:2NH3·H2O+SO2===(NH4)2SO3+H2O;
(NH4)2SO3转化为(NH4)2SO4:2(NH4)2SO3+O2===2(NH4)2SO4(或生成NH4HSO3,然后进一步氧化)。
③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溶液可循环使用。
NaOH吸收SO2:2NaOH+SO2===Na2SO3+H2O;
Na2SO3被O2氧化:2Na2SO3+O2===2Na2SO4;
Na2SO4和Ca(OH)2反应:Na2SO4+Ca(OH)2===CaSO4↓+2NaOH。
2.氮氧化物的污染与治理
(1)氮氧化物的主要来源
在机动车发动机中,燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应,生成氮氧化物。硝酸厂和化肥厂的废气中含有氮氧化物。
(2)氮氧化物对环境的影响
光化学
烟雾
(3)氮氧化物的处理方法
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),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。
③生物处理法
利用微生物的代谢作用,将NOx转化为N2或自身生物质,成本低、无二次污染。
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
2.下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。
方法Ⅰ 用氨水将SO2转化为NH4HSO3,再氧化为(NH4)2SO4
方法Ⅱ 用生物质热解气(主要成分CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成单质硫
方法Ⅲ 用Na2SO3溶液吸收SO2
(1)方法Ⅰ中氨水吸收燃煤烟气中SO2转化为NH4HSO3,反应的化学方程式依次为____________________________________、____________________
________________。
2NH3·H2O+SO2===(NH4)2SO3+H2O
(NH4)2SO3+SO2+H2O
===2NH4HSO3
(2)用方法Ⅰ脱硫时,能提高SO2去除率的措施有____(填字母)。
A.增大NH3·H2O的浓度
B.升高反应温度
C.使燃煤烟气与氨水充分接触
D.通入空气使HS
(3)采用方法Ⅰ脱硫,并不需要预先除去燃煤烟气中大量的CO2,结合离子方程式简述原因:_________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________。
AC
燃煤烟气中大量的CO2虽然能被氨水吸收生成NH4HCO3,但由于H2SO3的酸性强于H2CO3,故SO2会与NH4HCO3反应生成NH4HSO3,离子方程式为HC2===2
(4)方法Ⅱ中CO、H2还原SO2反应的化学方程式分别为_________________
_________、_____________________。
(5)对方法Ⅲ吸收液再生的方法有多种,加热可使吸收液再生,其反应的化学方程式为__________________________________。
2CO+SO2
S+2CO2
2H2+SO2
S+2H2O
2NaHSO3
Na2SO3+SO2↑+H2O
3.(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:
____________________________。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如4NH3+6NO 　　 　5N2+6H2O,
写出氨气转化NO2的化学方程式:______________________________,该反应中氧化产物与还原产物的质量之比为______。
2CO+2NO
N2+2CO2
8NH3+6NO2
7N2+12H2O
4︰3
(3)工业尾气中氮的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
三
真题演练 感悟高考
1.(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(　　)
A.实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物:HNO3(稀) 　　　NO 　　　NO2
B.工业制硝酸过程中的物质转化:N2 　　 　NO 　　 HNO3
C.汽车尾气催化转化器中发生的主要反应:2NO+2CO 　　 　N2+2CO2
D.实验室制备少量NH3的原理:2NH4Cl+Ca(OH)2 　　　CaCl2+2NH3↑
+2H2O
B
解析:Cu与稀硝酸的反应产物之一为NO,NO与O2发生反应生成NO2,A正确;氮气与氧气在放电或高温条件下反应生成NO,但NO无法与水发生化学反应,且工业制硝酸不经过N2与O2反应这一过程,B错误;汽车尾气催化转化器主要将污染气体NO、CO转化为无污染的气体,故该反应的化学方程式为2NO+2CO 　　　　N2+2CO2,C正确;实验室利用熟石灰和氯化铵制备少量NH3,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 　　　CaCl2+2NH3↑+
2H2O,D正确。
2.(2025·湖北卷)如图所示的物质转化关系中,固体A与固体B研细后混合,常温下搅拌产生气体C和固体D,温度迅速下降。气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。G是一种强酸。H是白色固体,常用作钡餐。下列叙述错误的是(　　)
A.在C的水溶液中加入少量固体A,
溶液pH升高
B.D为可溶于水的有毒物质
C.F溶于雨水可形成酸雨
D.常温下可用铁制容器来盛装G的浓溶液
A
解析:固体A与固体B研细后混合,常温下搅拌产生气体C和固体D,温度迅速下降。气体C能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则C为NH3,G是强酸,则E是NO,F是NO2,G是HNO3;H是白色固体,常用作钡餐,H是BaSO4,D是BaCl2,A和B的反应是NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O反应,C(NH3)和HCl可转化为NH4Cl,则A是NH4Cl,B是Ba(OH)2·8H2O。在C(NH3)的水溶液(氨水)中加入少量固体A(NH4Cl),铵根离子浓度增大,抑制了NH3·H2O的电离,OH-浓度减小,溶液pH减小,A错误;D(BaCl2)易溶于水,溶于水电离出Ba2+,钡离子是重金属离子,有毒,B正确;F(NO2)与水反应生成HNO3,故NO2溶于雨水可形成硝酸型酸雨,C正确;G是HNO3,常温下浓硝酸将Fe钝化,故常温下可用铁制容器来盛装浓硝酸,D正确。
3.(2025·浙江1月选考)蛋白质中N元素含量可用下列方法测定:
下列说法不正确的是(　　)
A.步骤Ⅰ须加入过量浓硫酸,
以确保N元素完全转化为N
B.步骤Ⅱ,浓NaOH溶液过量,
有利于蒸氨
C.步骤Ⅲ,用定量、过量盐酸标准溶液吸收NH3,以甲基红(变色的pH范围:4.4~6.2)为指示剂,用NaOH标准溶液滴定,经计算可得N元素的含量
D.尿素[CO(NH2)2]样品、NaNO3样品的N元素含量均可用该方法测定
D
解析:蛋白质中的N元素以氨基或酰胺基形式存在,在浓硫酸、K2SO4和催化剂CuSO4作用下发生反应生成N,再加入浓NaOH溶液让N转化为NH3蒸出,NH3用一定量的盐酸吸收,多余的盐酸用标准NaOH溶液滴定,从而计算出N的含量。步骤Ⅰ,加入过量浓硫酸,使蛋白质中的氨基和酰胺基全部转化为N,确保N元素完全转化为N,A正确;根据N+OH- NH3·H2O NH3+H2O,NaOH过量,增大OH-浓度有利于蒸氨,B正确;步骤Ⅲ,用定量、过量盐酸标准溶液吸收NH3后,过量的HCl用标准NaOH溶液滴定,反应后溶液中有NaCl和NH4Cl,终点显酸性,用在酸性范围内变色的甲基红为指示剂,C正确;NaNO3在浓硫酸、K2SO4和催化剂CuSO4作用下不会转化为N,不能用题述方法测定,D错误。
4.(2025·云南卷)某化学兴趣小组设计如下实验装置,通过测定反应前后质量的变化,验证NaNO3固体在酒精灯加热条件下,受热分解的气态产物。
实验步骤:先缓慢通入Ar气,排尽装置内空气;关闭Ⅰ左侧阀门,点燃酒精灯;一段时间后,Ⅱ中灼热的铜网变黑,熄灭酒精灯甲;再次缓慢通入Ar气……
下列说法错误的是(　　)
A.实验步骤中,点燃酒精灯的顺序为甲、乙、丙
B.整个过程中,若Ⅲ中灼热的铜网未变黑,则说明生成的O2在Ⅱ中反应完全
C.实验结束后,若Ⅰ中减小的质量等于Ⅱ中增加的质量,则分解的气态产物只有O2
D.NaNO3应远离热源、可燃物,并与还原性物质分开存放
A
解析:先缓慢通入Ar气,排尽装置内空气,防止对实验造成干扰,关闭Ⅰ左侧阀门,先后点燃乙、丙、甲处酒精灯,一段时间后,Ⅱ中灼热的铜网变黑,说明NaNO3分解产生了O2,熄灭酒精灯甲,再次缓慢通入Ar气,使NaNO3分解产生的气态产物全部排尽,浓硫酸用于防止空气中的水蒸气进入装置干扰实验。一段时间后,Ⅱ中灼热的铜网变黑,说明NaNO3分解产生了O2,为确保能准确测定产生的氧气的质量,应先点燃乙处酒精灯,再点燃丙处酒精灯,最后点燃甲处酒精灯,A错误;Ⅱ、Ⅲ中Cu均能和氧气反应生成黑色的CuO,整个过程中,若Ⅲ中灼热的铜网未变黑,则说明生成的O2在Ⅱ中反应完全,B正确;Ⅱ中的Cu只能吸收O2,实验结束后,若Ⅰ中减小的质量等于Ⅱ中增加的质量,则分解的气态产物只有O2,C正确;由该实验可知NaNO3受热易分解产生氧化剂、助燃性气体O2,故NaNO3应远离热源、可燃物,并与还原性物质分开存放,D正确。
四
课时作业22
1.(4分)(2022·天津卷)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。下列判断错误的是(　　)
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
2.(4分)(2025·四川眉山统考)酸雨是一种突出的环境问题。下列说法正确的是(　　)
A.酸雨主要是由空气中CO2的浓度增大引起的
B.酸雨能直接损伤农作物,破坏森林,加速桥梁的腐蚀
C.向煤中加入适量石灰石,在燃烧时SO2最终生成CaSO3,可减少酸雨
D.汽车排气管上装有“催化转化器”,使CO和NO反应生成N2和CO2,但不利于酸雨的防治
B
解析:酸雨主要是由空气中硫、氮的氧化物导致的,CO2的浓度增大引起温室效应,A错误;酸雨具有腐蚀性,能直接损伤农作物,破坏森林,加速桥梁的腐蚀,B正确;石灰石高温煅烧产生的氧化钙可以和有毒气体二氧化硫发生反应,生成的亚硫酸钙不稳定,易被氧气氧化为稳定的硫酸钙,实现煤的脱硫,C错误;汽车的排气管上装有“催化转化器”,使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2,可减少氮氧化物的排放,有利于酸雨的防治,D错误。
3.(4分)(2025·山东日照二模)下列关于含氮化合物之间转化反应的离子方程式书写错误的是(　　)
A.氧化物转化为酸:3NO2+H2O===2H++2N+NO
B.氧化物转化为两种盐:2NO2+2OH-===N+H2O
C.氢化物转化为络合物:4NH3+Cu(OH)2===[Cu(NH3)4](OH)2
D.酸转化为氧化物:Fe+4H++N===Fe3++NO↑+2H2O
C
解析:NO2和水反应生成NO和HNO3,离子方程式为3NO2+H2O===2H++
2N+NO,A正确;NO2和NaOH溶液反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水,离子方程式为2NO2+2OH-===N+H2O,B正确;题述反应应在含NH3的水溶液中进行,反应生成[Cu(NH3)4]2+和OH-,离子方程式为Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-,C错误;Fe和稀硝酸反应生成NO、硝酸铁和H2O,离子方程式为Fe+4H++N===Fe3++NO↑+2H2O,D正确。
4.(4分)(2025·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:由题图可知,a为NH3、b为N2H4、c为铵盐、d为亚硝酸盐、e为硝酸盐。b为肼,结构简式为H2N—NH2,氨基具有碱性,N化合价呈-2价,可升高,具有还原性,A正确;反应Ⅰ中-3价N化合价变为0价,得到氧化产物氮气,+3价N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,N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N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。
5.(4分)(2025·湖南岳阳模拟)甲、乙、丙、丁、戊、己为短周期元素组成的常见物质,其中甲、乙、丙、戊在常温下均为气体,甲和丁为原子总数不大于4的10e-分子,乙为单质。它们之间的转化关系如图。下列说法正确的是(　　)
A.甲易溶于水,溶液显碱性
B.丙与乙反应时无明显现象
C.气体戊可通过排水法收集
D.戊与丁生成己的反应为化合反应
A
解析:由题意并结合转化关系可知,甲为NH3,乙为O2,丁为H2O,丙为NO,戊为NO2,己为HNO3。甲为NH3,易溶于水,形成的一水合氨溶液显碱性,故A正确;丙与乙反应生成红棕色气体(二氧化氮),有明显现象,故B错误;气体戊为NO2,二氧化氮和水反应,不能通过排水法收集,故C错误;戊与丁生成己的反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO,不是化合反应,故D错误。
6.(4分)(2025·甘肃白银三模)甲酸(HCOOH)可在纳米级Pd表面分解为活性H2和CO2,经下列历程实现N的催化还原。已知Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)表示Fe3O4中的二价铁和三价铁,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　)
A.100 mL 3 mol·L-1 NaNO2溶液中含有的N数目
为0.3NA
B.生产中将催化剂处理成纳米级颗粒可增大甲酸分
解的速率
C.在整个反应历程中,完全还原1 mol N需要2.5 mol H2
D.反应历程中生成的H+可调节体系pH,有增强N氧化性的作用
A
解析:HNO2为弱酸,即N能发生水解,故100 mL 3 mol·L-1 NaNO2溶液中含有的N数目小于0.3NA,A错误;将催化剂处理成纳米级颗粒可增大甲酸与催化剂的接触面积,进一步增大甲酸分解的速率,B正确;在整个反应历程中N被还原为N2,1 mol N转移5 mol电子,H2被氧化为H+,1 mol H2转移2 mol电子,则完全还原1 mol N需要2.5 mol H2,C正确;由题图可知,生成的H+可调节体系pH,可以增强N的氧化性,D正确。
7.(4分)用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含NO、NO2)可获得Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下,下列说法不正确的是(　　)
A.吸收时主要反应的化学方程式为NO+NO2+Ca(OH)2===Ca(NO2)2+H2O
B.采用气液逆流接触有利于尾气中NO、NO2的充分吸收
C.将石灰乳改为澄清石灰水吸收效率将会增大
D.若尾气中n(NO2)︰n(NO)<1︰1,吸收后排放的气体中NO含量升高
C
解析:石灰乳改为澄清石灰水,Ca(OH)2的浓度变小,吸收效率减小,C项错误。
8.(4分)(2025·天津河北区模拟)氨是一种重要的化工原料,根据下图转化关系判断,下列有关表述正确的是(　　)
A.浓硝酸见光易分解且易挥发,应用棕色试剂瓶盛放且用橡胶塞密封
B.戊与丁反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1︰2
C.实验室中可以采取加热甲物质的方法制取氨
D.向饱和NaCl溶液中依次通入过量的CO2和NH3,然后过滤可制得乙
B
解析:氨发生催化氧化生成NO和H2O,NO和O2反应生成NO2,故丙是NO、丁是H2O、戊是NO2;NO2和H2O反应生成HNO3和NO;NH3和HCl反应生成NH4Cl,甲是NH4Cl;NH3、NaCl、CO2、H2O反应生成NaHCO3,乙是NaHCO3。浓硝酸见光易分解且易挥发,应用棕色试剂瓶盛放,浓硝酸具有强氧化性,能腐蚀橡胶塞,不能用橡胶塞密封,故A错误;NO2和H2O反应生成HNO3和NO,氮元素化合价部分由+4价升高为+5价、部分由+4价降低为+2价,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1︰2,故B正确;NH4Cl受热分解生成的NH3和HCl遇冷会重新化合生成NH4Cl,不能采取加热NH4Cl的方法制取氨,故C错误;NH3极易溶于水,CO2在碱性溶液中溶解度增大,向饱和NaCl溶液中先通入过量的NH3,再通入CO2生成NaHCO3晶体,故D错误。
9.(4分)(2025·四川成都石室中学二模)硝酸钠在玻璃业、染料业、农业等领域应用广泛。工业上以含氮氧化物废气为原料生产硝酸钠的流程如图所示:
已知:①2NO2+Na2CO3===NaNO3+NaNO2+CO2;②NO2+NO+Na2CO3
===2NaNO2+CO2。
下列叙述正确的是(　　)
A.NO2属于酸性氧化物
B.同时发生反应①和②时,被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比可能为2︰1
C.“转化器”中生成的NaNO3既是氧化产物,又是还原产物
D.不考虑流程中钠、氮元素的损失,则a+c=
D
解析:NO2、NO通入Na2CO3溶液发生已知①②的两个反应,会生成NaNO3和NaNO2的混合物,加入稀硝酸将NaNO2转化为NaNO3,最后对NaNO3溶液蒸发结晶得到NaNO3固体。酸性氧化物与碱反应只生成一种盐和水,NO2与NaOH反应生成NaNO2、NaNO3和水,生成两种盐,不属于酸性氧化物,A错误;反应①为歧化反应,NO2既是氧化剂也是还原剂,被氧化的氮元素与被还原的氮元素的物质的量之比为1︰1,反应②NO中氮元素化合价升高被氧化,NO2中氮元素化合价降低被还原,被氧化的氮元素与被还原的氮元素的物质的量之比也为1︰1,根据m=n·M,同时发生反应①和②时,被氧化的氮元素与被还原的氮元素的质量之比为1︰1,B错误;
“转化器”中加入稀硝酸将NaNO2转化为NaNO3,HNO3被还原为NO,生成的NaNO3是氧化产物,NO是还原产物,C错误;根据题意可知,N元素和Na元素最终变为NaNO3,根据元素守恒有等式:a+b+e=2c;NO、NO2最终变为NaNO3,N失去电子,O2得到电子,根据得失电子守恒有等式:3a+b=4d,根据上述两个等式可得a+c=,D正确。
10.(14分)我国大、中型火电厂的脱硫系统大多采用石灰石-石膏法工艺,基本流程如图。
(1)流程图中涉及的主要反应的化学方程式:
_______________________________、______________________________、
______________________________。
SO2+CaCO3===CO2+CaSO3
2CaSO3+O2===2CaSO4
CaSO4+2H2O===CaSO4·2H2O
(2)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。
①当烟气通入速率一定时,石灰石浆液的脱硫效率与浆液pH的关系如图所示,当石灰石浆液pH>5.7时,脱硫效率降低的原因可能是_______________
_________________________________。
②燃煤烟气通入石灰石浆液时的温度不宜过高的原因是_______________
____________。
pH增大,石灰石
的溶解度减小,减慢了与SO2的反应
温度升高,SO2的
溶解度减小
Thank you
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