2023版高三一轮总复习化学（苏教版）第2部分 专题4 第19讲含氮化合物的合理使用 环境保护(基础课)

第19讲含氮化合物的合理使用环境保护(基础课)1.了解含氮化合物的合理使用。2.了解环境污染及保护与绿色化学。eq\a\vs4\al(含氮化合物的合理使用)1．分类氮肥eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(铵态氮肥：主要成分含NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)),硝态氮肥：主要成分含NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)),有机态氮肥：主要成分含尿素[CO(NH2)2]))2．使用注意事项氮肥注意事项铵态氮肥低温保存，深施盖土，避免受热；不可以跟碱性物质(如草木灰等)混合使用硝态氮肥NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))不易被以带负电荷为主的土壤胶粒所吸附，在潮湿的土壤中流动性大，容易被植物吸收。但土壤湿度大时，易发生反硝化作用导致硝态氮肥流失尿素在农作物需肥前4～8天施用。由于尿素肥效高、易保存、使用方便、长期使用对土壤的破坏性小，是目前使用量最大的一种氮肥3．过量施用化肥的危害(1)部分化肥随着雨水流入河流和湖泊，造成水体富营养化，产生水华等污染现象。(2)不合理施用化肥会影响土壤的酸碱性和土壤结构。常见氮肥及其使用1．下列有关含氮物质的说法不正确的是()A．实验室合成氨的实现奠定了工业大规模合成化肥的基础B．人体中极少量的NO会促进血管扩张，防止血管栓塞C．工业硝酸由于含有少量Fe3＋而略显黄色D．铵态氮肥与碱性肥料混合使用会降低肥效C[N2与H2在高温高压催化剂条件下反应产生NH3，NH3与酸反应产生铵盐，铵盐呈固态，便于储存、运输，可作氮肥，A正确；NO是有毒气体，会对人健康造成危害，但NO是明星分子，在人体的血管系统内具有传送信号的功能，NO极少量时在人体的血管系统内会促进血管扩张，防止血管栓塞，B正确；工业硝酸中由于硝酸分解产生的NO2气体溶解其中而略显黄色，C错误；铵态氮肥与碱性肥料混合，二者发生反应产生NH3逸出，导致肥效降低，因此二者不能混合使用，D正确。]氮氧化物的无害化处理2．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如图：下列说法错误的是()A．上述工艺中吸收过程：尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋，其目的是提高尾气中NO、NO2吸收效率B．为提高Ca(NO2)2的产率及纯度，则n(NO)∶n(NO2)应控制为1∶2C．滤渣的主要成分为Ca(OH)2D．生产中溶液需保持弱碱性B[由流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO2)2，过量的石灰乳以滤渣存在，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到无水Ca(NO2)2。在上述工艺的吸收过程中，尾气从吸收塔底部进入，气体密度小，会向上扩散，石灰乳从吸收塔顶部喷淋，其目的是使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触，NO、NO2就可以被充分吸收，A正确；NO、NO2在溶液中与Ca(OH)2发生反应：NO＋NO2＋Ca(OH)2=Ca(NO2)2＋H2O，n(NO)∶n(NO2)＝1∶1，恰好反应产生Ca(NO2)2；若NO2过量，会发生反应：4NO2＋2Ca(OH)2=Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋2H2O，反应产物中含有杂质Ca(NO3)2，若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，NO不能完全被吸收，故为提高Ca(NO2)2的产率及纯度，则n(NO)∶n(NO2)应控制为1∶1,B错误；石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO2)2，Ca(NO2)2易溶于水，Ca(OH)2微溶于水，因此滤渣主要成分是Ca(OH)2,C正确；在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解产生NO，不利于硝酸工业的尾气吸收，故生产中溶液需保持弱碱性，D正确。]3．随着各类气体传感器的开发，废气监测越来越精细。废气Ⅰ中含有碳氧化物、NO及少量SO2，不能达到排放标准，拟采用如图工艺进行回收处理，流程中两种废气吸收剂依次为Ca(OH)2和NaOH与水的混合物。下列说法不正确的是()A．废渣中所含盐为C和S的最高价含氧酸对应的钙盐B．向废气Ⅱ中通入空气的目的是将NO全部氧化为NO2C．NH4Cl溶液与NaNO2溶液混合生成N2时，氧化剂和还原剂物质的量相等D．废气Ⅲ中所含气体X经回收可用作冶炼金属的还原剂A[废气Ⅰ中含有碳氧化物、NO、少量的SO2，废气吸收剂Ⅰ为Ca(OH)2，能够吸收酸性气体CO2、SO2等气体，废渣为CaSO3、CaCO3，废气Ⅱ中通入空气，使NO转变成NO2，废气吸收剂Ⅱ为NaOH，发生反应的方程式为2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O，加入NH4Cl和NaNO2发生氧化还原反应，生成NaCl和N2，废气Ⅲ为CO。废渣为CaCO3和CaSO3，CaCO3为C的最高价含氧酸对应的钙盐，CaSO3中S的化合价为＋4价，不是最高价，A错误；NO不能与NaOH反应，因此通入空气的目的是将NO全部氧化为NO2，便于用NaOH吸收NO2,B正确；NH4Cl中N由－3价→0价，化合价升高3价，NaNO2中N由＋3价→0价，化合价降低3价，根据得失电子数目守恒，因此氧化剂NaNO2与还原剂NH4Cl的物质的量相等，C正确；气体X为CO，CO可用作冶炼金属的还原剂，D正确。]eq\a\vs4\al(环境保护绿色化学)1．常见环境污染(1)环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。一般说的“三废”：主要是指废气、废水和废渣。(2)污染物的来源大气污染物主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。这些污染物在太阳辐射等因素的作用下形成次生污染物。如下图：(3)常见环境污染及其成因①酸雨——有关的物质为SO2和氮氧化合物。eq\a\vs4\al(a.硫酸,型酸雨)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(途径1：SO2\o(→,\s\up9(空气(O2)),\s\do9(飘尘))SO3\o(→,\s\up9(H2O))H2SO4,,途径2：SO2\o(→,\s\up9(H2O),\s\do9())H2SO3\o(→,\s\up9(空气(O2)))H2SO4))b．硝酸型酸雨：NOx排入大气中后，与空气(O2)、水反应生成HNO3随雨雪降到地面。即NOxeq\o(→,\s\up9(O2＋H2O))HNO3。②光化学烟雾——主要是氮氧化合物和碳氢化合物造成的。③臭氧层空洞——主要是氟氯代烃、氮氧化合物等的排放引起的。④温室效应——主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的。CH4等烃类也能引起温室效应。⑤白色污染——聚乙烯等难降解塑料的大量使用。⑥水华、赤潮——含大量氮、磷的生活污水及工农业废污水的任意排放造成水体富营养化。⑦PM2.5——大气中直径小于或等于2.5×10－6m的颗粒物，⑧雾霾——雾和霾的统称。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物(PM)这三项是雾霾主要污染物，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。⑨居室污染——甲醛、苯、甲苯、氡对空气的污染。来源于建筑、装修材料等。2．SO2、NOx的消除方法(1)SO2的消除方法①钙基固硫法：将生石灰和含硫的煤混合燃烧，S转化为CaSO4。反应原理为CaO＋SO2eq\o(=,\s\up9(△))CaSO3，2CaSO3＋O2=2CaSO4，总反应方程式为2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up9(△))2CaSO4。②氨水脱硫法：将SO2通过氨水并氧化生成氮肥(NH4)2SO4。反应原理为2NH3·H2O＋SO2=(NH4)2SO3＋H2O，2(NH4)2SO3＋O2=2(NH4)2SO4。(2)NOx的消除①碱液吸收法工业尾气中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。3．污水的处理(1)污水处理常用方法有物理法、化学法和生物法等。(2)污水的三级处理①一级处理：采用物理法除去污水中不溶解的污染物；②二级处理：采用生物法及某些化学法除去水中可降解有机物等污染物；③三级处理：采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。4．固体废物处理：应遵循无害化、减量化和资源化原则，达到减少环境污染和资源回收利用两个目的。5．绿色化学——环境友好化学(1)核心：其核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，实现从源头减少或消除环境污染。(2)特征①采用无毒、无害的原料；②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；③产品应该是环境友好的；④具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。(3)原子经济性①原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义式可表示为原子利用率＝eq\f(期望产物的总质量,生成物的总质量)×100%。示例：请计算下列制备环氧乙烷()的原子利用率。②经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。③最高目标：原子利用率为100%，如化合反应和加成反应。环境污染与保护1．(2021·濮阳模拟)化学与生产、生活、环境等社会实际密切相关。下列相关叙述正确的是()A．SO2、CO2、NO2都是可形成酸雨的气体B．用于新型冠状病毒消毒的75%酒精消毒原理和“84”消毒液(主要成分NaClO)消毒的原理相同C．纳米铁粉通过物理吸附去除污水中Hg2＋、Pb2＋等重金属离子D．汽车尾气中含有的氮氧化物，会加剧酸雨的形成[答案]D2．化学与资源、环境、生活关系密切，下列说法不正确的是()A．雾霾天气会对人体健康造成危害，“雾”和“霾”的分散质粒子不相同B．煤燃烧时加入少量的生石灰可以减少废气中的二氧化硫排放C．将造纸废水通过高压水井压到地下，节约生产成本D．过度使用化肥，易造成水体富营养化[答案]C3．工业上常采用生物硝化法将NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))转化为NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))来处理氨氮废水，工作流程如图所示，下列说法错误的是()A．生物硝化法处理废水，会导致水体pH逐渐下降：NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋2O2=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2H＋＋H2OB．长期过量使用NH4Cl等铵态化肥，易导致土壤酸化，水体富营养化C．检验NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸D．微生物保持活性的pH范围为7～9，可以加入石灰石来调节水体的pHC[生物硝化法处理废水会使水体呈酸性，可以加入石灰石与H＋反应来调节水体的pH，A、D项正确；NH4Cl水解呈酸性，长期过量使用会导致土壤酸化，也会导致水体富营养化，B项正确；检验NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))应使用湿润的红色石蕊试纸，C项错误。]绿色化学4．“绿色化学”的核心是实现污染物“零排放”。下列最符合“绿色化学”理念的是()A．在厂区大量植树绿化，净化污染的空气B．利用太阳能分解水制氢气C．将煤液化后使用以提高煤的利用率D．汽车尾气污染是城市空气污染的重要来源，如果将汽油标准由“国Ⅲ”提到“国Ⅳ”这意味着汽车不再排放氮氧化物[答案]B1．(2021·全国乙卷，T7)我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是()A．将重质油裂解为轻质油作为燃料B．大规模开采可燃冰作为新能源C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染D．研发催化剂将CO2还原为甲醇D[“碳中和”实际上就是通过植树造林、节能减排等方法实现二氧化碳的“零排放”。重质油裂解为轻质油，只是将长链烃变为短链烃，燃烧产生的二氧化碳的量不会改变，A错误；可燃冰作为新能源，其主要成分为甲烷，燃烧依旧会产生二氧化碳，B错误；清洁煤技术主要是减少二氧化硫、氮氧化物以及可吸入颗粒物等污染物的排放，但不能减少二氧化碳的排放，C错误；将二氧化碳转化为其他能源是实现“碳中和”最直接有效的一种方法，D正确。]2．(2021·湖南选择性考试，T1)下列有关湘江流域的治理和生态修复的措施中，没有涉及化学变化的是()A．定期清淤，疏通河道B．化工企业“三废”处理后，达标排放C．利用微生物降解水域中的有毒有害物质D．河道中的垃圾回收分类后，进行无害化处理A[清理江河淤泥，没有新物质生成，不涉及化学变化，A符合题意；化工企业“三废”指的是废水、废气、废渣，“三废”处理是指将有害固体、液体、气体转化为无害物质或可回收利用的物质，此过程涉及化学变化，B不符合题意；微生物降解使有毒有害物质转化为无毒无害物质，有新物质生成，涉及化学变化，C不符合题意；垃圾无害化处理，是指通过物理、化学、生物热处理等方式处理垃圾，此过程涉及化学变化，D不符合题意。]3．(2021·广东选择性考试，T1改编)2021年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是()选项ABCD文物名称铸客大铜鼎河姆渡出土陶灶兽首玛瑙杯角形玉杯A[铸客大铜鼎由青铜材料制成，青铜属于合金材料，A符合题意；河姆渡