高中化学：第12讲 氮及其重要化合物

第12讲氮及其重要化合物

内容要求

1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氮及其重要化

合物的主要性质。

2.认识氮及其化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。

3.结合工业合成氨、合成硝酸认识化学工业在国民经济发展中的重

要地位。

4.以酸雨的防治为例，体会化学对环境保护的作用。

5.了解关于污染防治、环境治理的相关国策、法规，强化公众共同

参与环境治理的责任。

知识点1氮及氮的氧化物

呵必备知识梳理

一、氮气的结构与性质

1.氮元素的存在与氮的固定

//I游中态）一N,伏气中体积分数约为78%）

（赤素，分为自然固氮和人工固氯

'■（化A态）一动植物体内、土壤和水体中

2.岫的结构和性质

凡的电子式为：N：:N：,结构式为N三N。

离子化合物，

|无色、无臭、气网1遇水强烈水解M

|密度比空气略升-工业合成氨条件:的

高温、高压、催固

定

|熠、沸点很低F-化剂

I难溶于水4条件:

有关反应的化学方程式:

①3Mg+M曜Mg；N2。

高温、高压.

②N2+3HL催化剂2NH：；。

③N2+O2放电或高温2N0。

二、NO、NO2的性质

氮有多种价态的氧化物，如NO、NO、NO2、N2O4、N2O3、N2O5等。

NO、NO2的比较如下表。

NON02

氮的价态+2价+4价

红棕色、有刺激性气味的

物理性质无色、丕溶于水的气体

气体,易液化，易溶于水

与。2反

2N0+02_2N02不反应

应

与40

不反应3%+乩0-2HNO3+NO

化反应

学与乩0、

4N0+2H：Q+30.4HNQ,4叫+2同0+。2—4HN03

性。2反应

质有氧化性,但通常情况下强氧化性,在溶液中能氧

氧化性

表现出还原性化S二「、Fe"等离子

对环境

有毒,大气污染物之一有毒,大气污染物之一

的影响

3CU+8HNO3（稀）.01+4皿。3（浓）一

实验室制取原

3Cu（N03）2+2N0t+4乩0（排CU（N03）2+2N02t+2乩0（囱

理及收集方法

水法收集）上排空气法收集）

©）易错易混,

1.固氮反应一定属于氧化还原反应。（）

2.通过灼热的镁粉,可除去岫中的少量氧气。（）

3.NO?与H.0反应中氧化剂与还原剂的质量比为1：2。（）

4.密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2以。

（）

5.用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的气体。（）

6.澳蒸气和NO?都是红棕色气体,不能用湿润的淀粉.KI试纸和NaOH

溶液鉴别，可用AgNO：,溶液或蒸储水或CCL鉴别。（）

答案：1.V2.X3.V4.X5.X6.J

何关键能力提升

题点一氮气的结构和性质

1.下列反应属于氮的固定的是（C）

①N2和乩在一定条件下合成阳3②NOz和比0反应生成HN03和NO《

Mg在昆中燃烧生成MgsNz④NO被空气氧化为NO2

A.①②B.②③C.①③D.①④

解析:氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮。

2.下列说法正确的是（D）

A.N2与。2、Mg反应中均体现了N2的氧化性

B.岫很稳定的原因是氮的非金属性较弱

C.N2fNO?与岫一加3均能一步完成

D.N2不能用排空气法收集的原因是N2的密度与空气接近

解析:A项,岫与反应中,总体现了还原性;B项,岫稳定的原因是N三N

很牢固,键能高,难断键;C项,N2-NO2不能一步完成。

题点二NO、NO2的性质

3.NO在人体内有独特的功能，关于NO的叙述正确的是（B）

①NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物②NO属于酸性氧化物，

所对应的酸为亚硝酸（HNOD③NO可以是某些含高价氮物质还原的

产物④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色

A.①②③④B.仅①③④

C.仅②③④D.仅①④

解析:NO中氮的化合价处于中间价态,它可以是还原产物,如HNO3-NO,

也可以是氧化产物,如NH3-NO;NO不属于酸性氧化物,HNOz的酸酎是

N2O3;NO是无色气体,可被空气中的氧气氧化为红棕色的N02O

4.氮氧化合物（用NO*表示）是大气污染的重要因素,根据NO,的性质特

点,开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。

催化剂

（1）用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。已知:4NH：+6N0-K15N2+6H2O,

催化剂

--

8NH3+6NO2S7N2+12H2OO同温同压下，3.5LNH3恰好将3.0LNO和

N0?的混合气体完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的体积之比

是o

（2）工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。

①NO?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NO?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。

解析：(1)设NO的体积为V(NO),N02的体积为V(NO?),依据已知化学方

程式知,处理知［V(NO)］需NH31V(NO),处理NO2［V(N02)］需N%V(N02),

则

(V(NO)+y(NO2)=3.0L

9(N。)+W(NO2)=3.5L，解得V(N0)=0,75UV(NO2)=2.25

L,V(NO):V(NO2)=1：3。(2)①题述反应生成两种钠盐,必然是NO?的

歧化反应,依据题给两种盐物质的量的关系可知，两种盐分别为NaNOs

和NaN02o②NO中氮元素的化合价为+2价,NO?中氮元素的化合价为+4

价,两者按物质的量之比1：1混合时与NaOH反应生成一种钠盐，依据

得失电子守恒可知,钠盐中氮元素的化合价为+3价，即为NaN02o

答案：(1)1：3

(2)(D2NO2+2NaOH-NaN03+NaN02+H20(2)NaN02

有关NO*的“3点”提醒

(UNO?与岫0,可相互转化:2N02(g)一MOKg)AH<0,因此实验测得

NO2的平均相对分子质量总大于46o

(2)NA>N2O5分别是HNO2、HNO3的酸酎，是酸性氧化物;而NO、NO2不属

于酸性氧化物。

(3)N02>NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是

n(N02)2n(NO),一般适合工业尾气中NO,的处理。

知识点2氨和镂盐

呵必备知识梳理

一、氨的性质及制备

1.物理性质：无色、有刺激性气味的气体,密度比空气的小，易液化,

极易溶于水田2。:NL=1：700),可由喷泉实验证明。

2.喷泉实验

(1)喷泉实验的原理

因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小,形成压强

差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。

⑵常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如表：

CO2、SO2、

气体HC1NH3NO2+O2

5、H2S

水或NaOH浓NaOH

吸收剂水或盐酸水

溶液溶液

3.氨的化学性质

(1)与水反应

反应原理为阳+庆0-NL•氏0-NHj；+OH。氨溶于水得氨水,氨水中

含有的粒子有阿3・日0、乩0、NIL、NH3OH、NH3•H2O为可溶性

一元弱碱,不稳定，易分解，化学方程式为NH3-H2OANH31+乩0。

(2)与酸的反应

蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近,其现象为有白烟生

成，将浓盐酸改为浓硝酸,也会出现相同的现象。化学方程式为

HC1+NL—NH£1、NH3+HNO3—NH4NO3。

(3)与盐溶液的反应

过量氨水与A1CL溶液反应的离子方程式:A1*+3NH3・乩0一

A1(OH)3I+3NHto

(4)氨的还原性

催化剂

①催化氧化:4NH3+502=^4N0+6H2。。

②被CuO氧化:2NH3+3CU093CU+N2+3H2。。

③被氯气氧化：2NH3+3Cb—N2+6HCI或8NH3+3C12_N2+6NH4C1O

4.ML的实验室制法

|反应原理|~~2NHlQ+Ca(OH)1=2NH#+CaCl,+2Hq

固体+冏体4气体(与用KQO闲MnO,制。2

I反装置I—

或用KMnO.制Ch的装置相同)

I净化装置I~I盛碱石灰的干燥管不能用幽身迫作干燥剂)

|收集，方法|~|向下排空气法

也工法।|①将湿润的红色石蕊试纸置于试管口附近,试纸变避色;

1~T1~I②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口附近，有旦纲产生

|尔意比||在集气管口塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花,E-

।甩”啊—I减小NHs与空气的对流速度,收集到纯净的N%

5.氨的用途

(1)液氨汽化时吸收大量的热,故可用作制冷剂。

⑵制氮肥、硝酸、锈盐、纯碱等。

二、铁盐及NH*的检验

1.钱盐的物理性质

无色或白色晶体,绝大多数镂盐易溶于水。

2.核盐的化学性质

NHcl△

----4-»阳工1=^=\11」+HC1：

受热分解

NHJICO,△0

-------------NH3f+

铉_

盐CO?f+也0

与Na°H溶财应》NH；+OH=^=NHj+HQ

（用离子方程式表示）

水解

NH；+乩0==^NH3・%0由

3.NH：的检验

易错易显

1.氨发生催化氧化的产物为N02和10。（）

2.分别蘸有浓酸和浓氨水的两玻璃棒靠近，均产生白烟。（）

3.NH耐的结构与NH4C1相似,NH,H固体与少量H20反应可有两种气体生

成。（）

4.加热盛有NH61固体的试管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝结,

说明NH4Cl固体易升华。（）

5.施肥时,草木灰（有效成分为K2c0J不能与NH。混合使用，否则会降

低肥效。（）

答案：1.X2.X3.V4.X5.V

呵关键能力提升

题点一氨的性质及制备

1.下列关于实验室制取N&并验证性质的各装置叙述中，不正确的是

(B)

水

A.装置①可用于实验室快速制取少量NH:i

B.装置②中加入CaCL固体可以干燥NA

C.可用装置③收集NH3

D.打开装置④中的止水夹,加热圆底烧瓶可以引发喷泉

解析:A.装置①可用浓氨水和生石灰反应用于实验室快速制取少量

NH3,正确;B.装置②中加入固体为碱石灰，不能用CaCb固体干燥NH：”

错误;C.氨气的密度小于空气的密度,装置③为短进长出，可收集NH3,

正确;D.氨气易溶于水,打开装置④中的止水夹,加热圆底烧瓶气体热

胀冷缩,导致氨气与水接触,烧瓶中的压强迅速减小,可以引发喷泉，

正确。

2.NH：,是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质（如图所示），下列

说法正确的是（

A.NH,C1和NaHCQj都是常用的化肥

B.NH.CKHN03和Na2c受热时都易分解

C.NH3和N02在一定条件下可发生氧化还原反应

D.图中所涉及的。2都要用纯氧

解析:化肥主要是含农作物生长所需的氮、磷、钾营养元素的一些物

质,NaHCC»3不是常用的化肥,A项不正确;Na2c。3受热不易分解,B项不正

确;N&和Nth在一定条件下可以发生氧化还原反应,如生成氮气,C项

正确;氨的催化氧化用空气就可以，不一定要用纯氧,D项不正确。

62德维实验室制取NL的简易方法

发生装

方法化学方程式（或原理）

置

加热浓A

NH3-H20AH3t+H20

氨水e

浓氨水+

NaOH溶于水放热，促使氨水分解,且0斤浓度的增

固体

大有利于NB的生成

NaOH

浓氨水+CaO与水反应,使溶剂（水）减少,且。出浓度的增大J

固体有利于生成NH3；反应放热,促使氨水分解。化学方

CaO程式:NL•H2O+CaO_NH3t+Ca（0H）2

题点二镂盐和NH］检验

3.下列说法中正确的是（D）

A.所有钱盐受热均可以分解,产物均有NH3

B.实验室常用加热氯化铁固体的方法制备氨气

C.在盛有硫酸亚铁钱［（NHjFeSOj］溶液的试管中，滴加少量NaOH

溶液,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸未变蓝,则溶液中无

NHJ

D.绝大多数核盐易溶于水，但水溶液不一定呈酸性

解析:钱盐分解不一定产生NH3,如NH4NO3在400℃以上分解生成N2>

NO2和H2O,A项错误;实验室常用氯化镂固体与氢氧化钙固体共热制备

氨气,B项错误;Fe?+比NH］更易结合0H,因而加入少量NaOH,且未加热,

不会产生NH3,故无法确定溶液中是否含有NH1,C项错误。

4.已知饱和氯化镂溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。利用如

图装置制取氮气,并用氮气制备Ca3N2,CasN遇水发生水解反应。下列

说法错误的是（B）

A.①中发生的化学反应为NaNO2+NH,,Cl^_NaCl+N2t+2H20

B.③中盛放的试剂是NaOH溶液

C.④⑥中依次盛装的试剂可以是浓H2s0八碱石灰

D.实验结束,取⑤中的少量产物于试管中，加适量蒸储水,可以使试管

口湿润的pH试纸变蓝

解析：由题干可知，装置①为制备氮气的装置,饱和氯化筱溶液与亚硝

酸钠晶体混合加热生成氮气、氯化钠和水，反应的化学方程式为

NaNO2+NH4Cl-^NaCl+N2t+2乩0,故A正确;装置中含有氧气，可利用装

置③除去装置中的氧气,NaOH溶液不能除去氧气,可改成酸性氯化亚

铁溶液,故B错误;CasN遇水发生水解,所以产生的氮气需要干燥才能

进入玻璃管中反应,装置④应为干燥装置,可选用浓硫酸作干燥剂;装

置⑥中也应装有干燥剂，防止空气中的水蒸气进入，装置⑥中可盛放

碱石灰,故C正确；实验结束后,装置⑤中有生成的CasN”CasN遇水发

生水解反应生成NH：,和Ca(OH)2,NH3可以使湿润的pH试纸变蓝,故D

正确。

知识点3硝酸的性质

何必备知识梳理

一、硝酸的性质

1.物理性质

有刺激性气味无色，浓硝酸久置呈黄色

易挥发与水互溶

2.化学性质

具有酸的通性

苯、甲苯强酸性

硝化反应强氧化性与金属、非金

---------"属及还原性化

颜色反成,蛋白质’合物反应

不稳定性

有关反应的化学方程式：

△

(1)硝酸分解：4HN03^F2H2O+4NO2t+O2t。

(2)稀硝酸与铜反应:3Cu+8HNOK稀)3CU(NO)2+2NOt+矶0。

(3)浓硝酸与铜反应:Cu+4HNa(浓)一Cu(N03)2+2N02f+2比0。

(4)浓硝酸与C反应:C+4HN03(浓)——⑩t+4N02)+2比0。

(5)硝酸氧化S02(离子方程式):3so2+2NO3+2H2O3SOt+2NO+4H+。

(6)H\Fe2\NOQ不共存(离子方程式)：3Fe2++NOq+4H+3FeA+NOt+

2H20O

二、硝酸的工业制备

制备流程

尾气NO的循环利用

I雨水吸收

氨的催化氧化一NX进一步氧化生成NOL生成硝酸

易错易温

l.Fe与稀盐酸、稀硫酸和稀硝酸的反应,均能用于制取比。（）

2.Cu遇浓硝酸生成NO,遇稀硝酸生成NO,说明稀硝酸的氧化性强于浓

硝酸。（）

3.浓硝酸与铜或碳反应,均体现其酸性和强氧化性。（）

4.在酸性条件下,NO&与「、Fe2\SO1等离子能大量共存。（）

5.浓硝酸与过量Cu反应结束后，再加稀硫酸,Cu继续溶解。（）

答案：1.X2.X3.X4.X5.V

何关键能力提升

题点一硝酸的性质

1.硝酸是化学实验室中最常用的试剂之一，下列有关硝酸的说法不正

确的是（C）

A.浓硝酸和氯水用棕色试剂瓶保存,原理相同

B.将分别蘸有浓硝酸和浓氨水的玻璃棒相互靠近时，有白烟生成

C.常温下铝和伯都不溶于浓硝酸,原理相同

D.浓硝酸溅到皮肤上,皮肤会变黄

解析:A项,HNO,和氯水中的HC1O见光都易分解,都应避光保存,正确;

B项,浓HN03和浓氨水都具有挥发性,HN03与N%化合生成白色固体小

颗粒NH,NO3,正确;C项,常温下,铝在浓硝酸中钝化,而伯与浓硝酸不

反应,原理不同,错误;D项,浓HN03能使蛋白质显黄色,正确。

2.在某100mL混合酸溶液中，HNO3和H2s0」的物质的量浓度分别为

0.2mol-L和0.4mol-L;向该混合溶液中加入2.24g铁粉，加

热充分反应后，下列说法不正确的是(C)

A.生成的气体在标准状况下的体积为672mL

B,生成的气体有N0和H2

C.所得溶液中有溶质FeSOi和Fe2(SO.,)3

D.所得溶液中Fe?一的物质的量浓度为0.4mol-L1

解析:n(HNC)3)=0.2mol•L'X0.100L=0.020mol,n(H2S0j=0.4mol・

L'XO.100L=0.040mol,100mLHNO3和H2s0,混合酸溶液中,n®)=

0.02mol+2X0.04mol=0.10mol,n(NO3)=0.02mol,n(Fe)=

「24g004mol,所以向该混合液中加入2.24g铁粉，加热先发

56g•mol1

生反应：

2+

3Fe+8H+2NO3—3Fe+2N0t+4H20

0.03mol0.08mol0.02mol0.03mol0.02mol

反应后剩余的0.02mol印发生下列反应：

Fe+2H_Fe2++H2f

0.01mol0.02mol0.01mol0.01mol

A.生成的气体有NO和乩共0.03mol,生成的气体在标准状况下的体

积为V=0.03molX22.4L-mol^O.672L=672mL,正确；B.根据以

上分析,生成的气体有NO和H2,正确;C.因NO3少量都参与了反应,所

得溶液中溶质只有FeSOb错误;D.溶液中Fe?’的物质的量为0.03

mol+0.01mol=0.04mol,100mL混合酸溶液中，c(FeSO，=O.4

mol,L正确。

©勰箧我法金属与硝酸反应的思维模型

两个N原子守恒

守恒:得失电子守恒

|金属|~~起酸性作--用--的HNOj

一个的物质的量等于生

廊叶慧^NO、NOz等d关系成的硝酸盐中N6

的物质的量

利用离子方程式快

未参加全部电离，可以一个

技巧”速找出各种量的相

反应参加其他反应

互关系

题点二硝酸的制备

3.某同学设计了如图1所示的实验装置模拟工业生产制备少量硝酸。

图1

(1)利用图2所示装置可以同时产生ML和。2。若分液漏斗中盛装浓氨

水,则D中的固体试剂为(填化学式)，仪器E的名称

为

D

图2

（2）实验时先预热催化剂,然后通入反应气体,当催化剂红热后停止加

热，催化剂始终保持红热,温度可达到700℃以上，由此可知该反应是

（填“吸热”或“放热”）反应,B中试剂为o

⑶控制氨气和氧气的比例是制备硝酸的关键。

当比例不合适时,A中不仅有红棕色气体产生,还伴有白烟。白烟的化

学式是；欲使氨气尽可能完全转化为硝酸,理论上

n（NH3）:n（O,的最佳比例为。

解析：（1）根据仪器构造可判断仪器E的名称为干燥管。由题意分析，

若分液漏斗中盛装浓氨水,过氧化钠能和水反应生成氢氧化钠和氧气,

氢氧化钠可以促进氨水释放出氨气,则D中的固体试剂为Na202o（2）

当催化剂红热后停止加热，催化剂始终保持红热,温度可达到700℃

以上，由此可知该反应是放热反应,装置B中二氧化氮与水反应生成

硝酸，即装置B中的试剂是水。（3）红棕色气体是二氧化氮,氨气和硝

催化剂

=

酸能反应生成硝酸锐故白烟的化学式是NHiNOq由4NH：,+502^

4N0+6H2O、4N0+302+2H20=4HN03nJWNH3+202=HN03+H20,贝！J原料氨气

和氧气物质的量的最佳投料比为1：2。

答案：（1）岫2。2干燥管（2）放热水

⑶NH4NO31：2

题点三含氮物质间相互转化

4.部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说

法错误的是（B）

A.a可经催化氧化生成b

B.b为红棕色,可转化为c

C.密闭体系中，c存在2N(h一帅01

D.d的溶液与Cu反应可生成b或c

解析:a、b、c、d依次为限、NO、NO2(N2O4)>HNO3»NH3可经催化氧化

生成NO,A正确;NO为无色气体,B错误;密闭体系中，c存在2N02―

N20bC正确;浓硝酸与铜反应生成N02,稀硝酸与铜反应生成NO,D正确。

5.某新型氨氮去除技术中的含氮物质转化关系如图所示。下列说法正

确的是(C)

NO；避INHQH

।

II

I过程n

N风

N,

A.过程I还需要加入氧化剂

B.过程n反应后酸性减弱

C.过程HI中，参与反应的NO?与N2H4的物质的量之比为4:3

D.过程I、II、III的总反应为NO2+NHJ—>N2+2H20

解析:A.过程I中氮元素的化合价由+3价变为-1价，化合价降

低,NO?作氧化剂被还原,所以过程I需加入还原剂,错误;B.过程H

中NH2OH与NH：反应生成N2H„OH被消耗,反应后碱性减弱,错误;C.由

题分析可知,过程m中反应的离子方程式为4NO2+3N2H4+4H=

5N2t+8H20,参与反应的NO2与岫乩的物质的量之比为4:3,正确;D.

过程I、II、III的总反应为NO2+NHJ=N2t+2H。错误。

6.金属铝在酸性或碱性溶液中均可与NO3发生氧化还原反应,转化关

系如图：

已知,气体D和F反应可生成盐,气体D和A溶液反应生成白色沉淀。

请回答下列问题：

(l)C、E排入大气中会造成大气污染,在催化剂存在下,D可以将C或

E都转化为无毒的气态单质，任意写出其中一个反应的化学方程式:

⑵写出铝在碱性条件下与NO3反应的离子方程式:

(3)除去气体C中的杂质气体E的化学方法:

(用化学方程式表示)。

(4)A1与NO3在酸性条件下反应,A1与被还原的NO3的物质的量之比

是o

解析：⑴在酸性溶液中NO3被还原生成NO,在碱性溶液中被还原生成

NH3,因为在NO、NH3中N元素的化合价分别为+2价和-3价,可发生氧

化还原反应生成氮气。(2)由以上分析可知铝在碱性条件下与NO3反

应的离子方程式为8A1+3NO3+50H+2H2OA8AIO2+3NH3to(3)N0难溶

于水,NO?溶于水生成NO,所以除去NO中混有的NO?的方法是通入水中,

化学方程式为3NO2+H2O_2HNO3+NO。(4)在该反应中铝失去3个电

子,NO3的还原产物是NO,N的化合价由+5价降低到+2价，得到3个电

子，依据得失电子守恒可知,A1与被还原的NO3的物质的量之比是

1：lo

答案：(l)6N0+4NH3_Sl^L5N2+6H20(或6N02+8NH3-™L7N2+12H20)

(2)8A1+3NO3+50H+2H2OA8AIO2+3NH3t

(3)3NO2+H2O_2HNO3+NO(4)1：1

口绘显蜡含氮物质的连续氧化

NL(或N2)9NO9NO2曾HNO3

知识点4环境保护与绿色化学

㈣必备知识梳理

一、常见环境污染

酸雨■［全甚近而前,痴质......J

光化学烟雾;山飞石而蔽瀛防瀛而.....j

臭辄空洞「毛甚豪蕊莉疯蔡编施瓦..'：

温室效应『商获义工市远逗*春屣万遍血而；

白色污染:去蕨靠血而菽斯通防......j

；云丽茄两买碗灯［谟淳蕨击至二

赤潮、水华i

：活污水的任意排放：

二、S02对大气的污染与防治

1.形成酸雨的反应过程

占SO3生2H2SON途径1)

802

|H2OO2

1—*H2SQJ二H2s0,(途径2)

2.SO?对大气的污染与防治

来源化石燃料的燃烧及含硫矿石的冶炼等

危害危害人体健康,形成酸雨(pH小于5.6)

治理燃煤脱硫、改进燃烧技术、开发新能源

3.常见的脱硫方法

用CaO脱CaO+SO.HCaSO；^2CaSO3+O2^2CaSO，i2Ca0+2S02+02ffl

硫2CaSOi)

用

Ca(OH)2Ca(OH)2+S02_CaS03+H20、2CaS03+02^2CaS04

脱硫

用氨水2NH3•H2O+SO2—(NH)2s03+乩0(或NH3-H2O+SO2—NH4HSO3)、

脱硫2(NH.1)2S0；!+02—2(NH4)2S04

三、氮氧化物对环境的污染与防治

LNQ对环境的污染

⑴光化学烟雾:NO,在紫外线作用下，与碳氢化合物发生一系列光化

学反应,产生了一种有毒的烟雾。

(2)酸雨:NO,排入大气中，与水反应生成HN。,和HN02,随雨雪降到地面。

(3)破坏臭氧层:NO*(主要成分为NO和N02)可使平流层中的臭氧减少,

导致地面紫外线辐射量增加。

(4)NO与血红蛋白结合使人中毒。

2.NO、尾气的处理

(1)碱液吸收法

2NO2+2NaOH__NaNO3+NaNO2+H2O

NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O

NO?、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是

n(N02)^n(N0)o一般适合工业尾气中的处理。

(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(ND或N0x

与CO在一定温度下催化转化为无毒气体M和C02)o一般适用于汽车

尾气的处理。

四、绿色化学

痢丽海欣施疝我采手瓯诵丢藏石最靖语京就

绿核心

色再染一

化J

学「原子利用率为侬_，即反应物中的原子全部转化

目标:为期望的最终产物

&易错易尾

1.绿色化学的核心思想是先污染后治理。()

2.塑料在自然条件下不易分解,会造成“白色污染”。()

3.氮的氧化物和硫的氧化物既是形成光化学烟雾,又是形成酸雨的主

要物质。()

4.利用太阳能、风能和氢能替代化石能源可以改善空气的质量。

2cH_CH

5.反应2cH2.CH2+O23BXoZ原子利用率为100%o()

答案：1.X2.J3.X4.V5.V

何关键能力提升

题点一环境污染与防治

1.研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关

（如图所示）。下列叙述错误的是（c）

一

无

机

颗

粒

1_物

莪

A.雾和霾的分散剂相同

B.雾霾中含有硝酸钱和硫酸锈

C.N4是形成无机颗粒物的催化剂

D.雾霾的形成与过度施用氮肥有关

解析：雾和霾的分散剂都是空气,A正确；雾霾中的无机颗粒物含有硝

酸镂和硫酸镂,B正确;NH3参与反应生成钱盐,是反应物,不是催化

剂,C错误;过度施用氮肥会增加大气中氨的含量,D正确。

2.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下：

化石

燃料、

化工

生产、

火山

喷发

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：由题图可知，酸雨形成的两个途径中都涉及了光照条件,A正确；

三氧化硫与水反应生成硫酸,没有元素化合价变化,不属于氧化还原

反应,B错误；由图中信息可知，空气中混有的氮氧化物、碳氢化合物

及二氧化硫等大气污染物可以通过光化学反应生成硫酸，故污染空气,

形成酸雨的速率加快,C正确;优化能源结构能减少化石燃料的使用，

有效减少二氧化硫的排放量，故能有效遏制酸雨污染,D正确。

题点二绿色化学

3.“绿色化学”的理想状态是反应物的原子全部转化为目标产物。以

下反应符合绿色化学原则的是（B）

浓硫酸

A.制备乙烯:CH3cHzOHFTHzC-CH2f+H20

B.合成甲基丙烯酸甲酯:CH3c三CH+CO+CH30H里H£-C（CH3）COOCH3

C.制备一氯乙烷:CH3cH3+CI2烟CH3cH2CI+HCI

D.制取硝酸铜：Cu+4HN03（浓）一Cu（NC»3）2+2N02t+2H20

4.“绿色化学实验”已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”思想的

是（C）

可活动与他

的铜丝气球

述％MeNa浸有载液的棉球1

…保的水一-t/稀硝酸

!甲乙丙

①实验室收集氨气采用图甲所示装置②实验室中做氯气与钠的反

应实验时采用图乙所示装置③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸

和浓氨水做氨气与酸生成钱盐的实验④实验室中采用图丙所示装

置进行铜与稀硝酸的反应实验

A.②③④B.①②③C.①②④D.①③④

解析：甲装置中多余的ML可用水吸收,①符合“绿色化学”的思想；

乙装置中多余的C12可用浸有碱液的棉球吸收,防止C12污染环境,②

符合“绿色化学”的思想;丙装置中反应生成的NO贮存在气球中，防

止NO污染环境,④符合“绿色化学”的思想;实验③所用的HC1和N&

会散失到大气中，对环境造成污染，③不符合“绿色化学”的思想。

当堂检测

1.（2021•全国甲卷）化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述

正确的是（C）

A.食品加工时不可添加任何防腐剂

B.掩埋废旧电池不会造成环境污染

C.天然气不完全燃烧会产生有毒气体

D.使用含磷洗涤剂不会造成水体污染

解析:食品加工时可以添加防腐剂，但要控制用量,A错误;废旧电池中

含有重金属（如汞等），掩埋其会造成土壤、水体的污染,B错误;天然

气不完全燃烧会产生有毒气体一氧化碳,C正确;含磷洗涤剂会造成水

体富营养化,D错误。

2.关于氮的变化关系如图：

N2^NH3^NO②③

~iVN02VHN03

下列说法不正确的是（D）

A.路线①②③是工业生产硝酸的主要途径

B.路线I、II、III是雷电固氮生成硝酸的主要途径

C.上述所有反应都是氧化还原反应

D.上述反应中只有③属于氮的固定

解析:工业上生产硝酸的流程是氮气和氢气生成氨气,氨气与氧气反

催化剂

应41^3+502^^4^+6H2。（路线①），一氧化氮与氧气反应2N0+02_

2g（路线②），二氧化氮被水吸收32+乩0—2HN03+N0（路线③），即路

线①②③是工业生产硝酸的主要途径,A正确;在放电条件下,氮气和

氧气发生化合反应N2+O2坐2N0（路线I）;N0不稳定，易被氧气氧化为

二氧化氮2N0+（）2_2N02（路线II）,二氧化氮溶于水生成硝酸3N02+H20

=2HN03+N0（路线HD,B正确；从氮的变化关系图可知,N的化合价分

别为限（-3价）、岫（0价）、N0（+2价）、2（+4价）、HNCU+5价），上

述反应都是氧化还原反应,C正确;上述反应中，反应N2一阳3和路线I,

属于氮的固定,其他反应是氮的化合物之间的转化,不是氮的固定,D

错误。

3.探究氨气及镀盐性质的过程中，下列根据实验现象得出的结论不正

确的是（B）

m冢雌红热的

婿奇•浓”

A.将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体迅速充满试管,说明氨气极

易溶于水

B.向氨水中加入浓氢氧化钠溶液,加热产生使湿润的红色石蕊试纸变

蓝的气体,说明氨水中含有NH：

C.加热NHNC03固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明

NH4HCO3具有热不稳定性

D.将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色

气体,说明氨气催化氧化的产物中有NO

解析：因为氨水中存在氨分子,加热氨气逸此也能使湿润的红色石蕊

试纸变蓝,不能证明是铁根离子与氢氧化钠反应产生了氨气,B不正确。

4.下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是

(D)

/红热木炭

/浓HNO,/浓HN0,

也二灼热碎玻璃立红热木炭

]5—浓HNOe

①2③

A.由①中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体

B,红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应

C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物

D.③的气体产物中检测出C02,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了

反应

解析:①中灼热碎玻璃起加热作用，浓硝酸受热分解生成红棕色NO2,

硝酸中氮元素化合价降低，必有元素化合价升高，只能为氧元素，因此,

还有生成,产生的气体为混合气体,A项正确；由①可知,浓硝酸受热

分解可生成红棕色气体，所以②中产生的“红棕色气体”不一定是木

炭与浓硝酸发生反应产生的,B项正确;③中浓硝酸挥发才能与红热木

炭接触，产生的NO?是还原产物,C项正确;红热的木炭还可与空气中的

反应生成CO%不一定是木炭与浓硝酸发生反应生成了C02,D项错误。

5.（2021•温州适应性测试）某兴趣小组为探究硝酸的性质，按如图进

行实验:先打开弹簧夹,通入N2,一段时间后关闭弹簧夹,再打开分液

漏斗的旋塞,使稀硝酸与铜片发生反应。实验中观察到装置②液面上

方仍为无色气体,装置③液面上方气体由无色变为红棕色。请回答：

（1）某同学认为虽然装置②液面上方的无色气体为N0,但不能说明装

置①反应一定生成N0。理由是。

（2）装置③液面上方气体由无色变为红棕色,其原因是（用化学方程式

表示）o

答案：（1）若装置①反应生成N02,可与H,0反应生成N0

（2）NO+2HNO3（浓）=3N02+H20

课时训练

选题表

知识点题号

氮及氮的氧化物2

氨和铁盐3,9

硝酸的性质及制备6,7,10

环境保护与绿色化学1,4

综合5,8,11,12,13

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（D）

A.NO?和S0?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、SO?和PM2.5

C.植物直接吸收利用空气中的N0和N0,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

解析:S02是无色气体,A错误;汽车尾气中含有氮氧化物、一氧化碳、

未燃烧的碳氢化合物、含铅化合物、固体颗粒物等,B错误;植物不能

直接吸收利用空气中的N0和NO?作为肥料,C错误;石灰（CaO）可与SO?

反应生成CaSOs,故可采用石灰法脱除工业废气中的S02,D正确。

2.下列关于氮及其化合物的说法错误的是（B）

A.岫化学性质稳定,是因为分子内氮氮三键很强

B.NO、N0均为大气污染气体,在空气中可稳定存在

C.氨水和液氨不同,氨水是混合物,液氨是纯净物

D.浓HNO3一般保存在棕色细口试剂瓶中

解析:A.氮气分子内存在氮氮三键,键能较大,所以凡化学性质稳定，

正确;B.NO、NO2均能形成酸雨，为大气污染气体,但在空气中都不能稳

定存在,N0会被氧气氧化生成二氧化氮,二氧化氮会聚合为四氧化二

氮,不正确;C.氨水为溶液,属于混合物,液氨为液态的氨气,属于纯净

物,正确;D.浓HN03是液体，保存在细口瓶中，且浓硝酸见光易分解,一

般保存在棕色细口试剂瓶中，正确。

3.从某些性质看(CN)2和Cl2,NH3和H20,NH］和H',NH2和OH各组内两

两相似，据此判断，下列反应中正确的是(D)

①(CN)2+20H—0CN+CN+H20②2Na+2NH3_2NaNHz+H2③CuO+

2NHE1—C11CI2+2NH3t+H20@NH4Cl+NaNH2—2NH3t+NaCl

A.①②④B.①③④C.②③④D.都正确

解析:①(CN)2和Cb相似，可以依据C12+2OH=C1+C10+H20,类推得到

反应为(CN)2+20H=OCN-+CN+H2O,故正确;②附和H20相当，可以依据

2Na+2H20=2Na0H+H2t,类推得到反应为2Na+2NHs-ZNaML+H2,故正

确;③NHj和卬相彳以,N1和H20相彳以,可以依据CUO+2HC1=CUC12+H2O,

类推得到反应为CUO+2NH4C1=CUC12+2NH3t+H。故正确；④NH2和0H

相似,附和H20相似，依据NH£l+NaOH—NH3t+NaCl+H20,类推得到反

应为NHEl+NaNH?—2NH3t+NaCl,故正确。

4.工业上常采用生物硝化法将NH1转化为NO?来处理氨氮废水,工作

流程如图所示。下列说法错误的是(C)

0,

含废水T侬物I_►NO；

A.生物硝化法处理废水，会导致水体pH逐渐下降:NHI+2O2—NO3+

2H'+H20

B.长期过量使用NH..C1等镀态化肥，易导致土壤酸化,水体富营养化

C.检验NH］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

pH

解析:检验NH］应使用红色石蕊试纸,C项错误。

5.下列由相关实验现象推出的结论正确的是（D）

A.NH.C1和NH4HCO3受热都能分解,说明可以用加热NH.C1和NH4HCO3固

体的方法制氨气

B.向溶液中滴加酸化的Ba（NOD2溶液出现白色沉淀,说明该溶液中一

定有soj-

C.Fe与稀HN03,稀H2sol反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生

置换反应

D.N4遇到浓盐酸产生白烟,说明两者发生反应生成白色固体

解析:NHC1受热分解生成氨气和氯化氢,冷却后两者又重新结合生成

NH.C1,不能制备氨气阳HC03受热分解生成氨气、二氧化碳和水,制得

的氨气中混有二氧化碳,不能制备氨气,A选项错误；向溶液中滴加酸

化的Ba（NOJ2溶液出现白色沉淀,在酸性条件下NO3具有强氧化性,会

把SOE氧化成50^,不能说明该溶液中一定有SOf,B选项错误;Fe

与稀HNO3、稀H2sol反应均有气泡产生,前者是由于稀HN03的强氧化性,

后者是由于Fe与稀H2s0,发生置换反应,C选项错误;ML遇到浓盐酸产

生白烟,说明两者发生反应生成白色固体氯化核,D选项正确。

6.某化学兴趣小组进行了有关Cu、硝酸、硫酸化学性质的实验，实验

过程如图所示。下列有关说法正确的是（B）

[■和硝酸L稀硫酸

L过量铜片铜片剩余纭

①②③

A.①中溶液呈蓝色,试管口有红棕色气体产生,稀硝酸被还原为N02

+2+

B.③中反应的离子方程式为3CU+2NO3+8H_3CU+2N0t+4H20

C.③中滴加稀硫酸,铜片继续溶解,说明稀硫酸的氧化性比稀硝酸

的强

D.由上述实验可知,Cu在常温下既可与稀硝酸反应,又可与稀硫酸

反应

解析:Cu与稀硝酸发生反应3CU+8HN03（稀）一3CU（N03）2+2N0t+4H20,

稀硝酸被还原为NO,NO遇空气中的生成NO2,故试管口有红棕色气体

产生,A错误;③中溶液含有NC）3,滴加稀硫酸后,Cu、NO3、H'继续反应

生成NO,B正确;③中铜片继续溶解,是因为稀硫酸提供H；与NO3形成

HN03,继续与Cu反应,C错误;Cu是不活泼金属,在常温下,可与稀硝酸

反应，但不能与稀硫酸反应,D错误。

7.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是（D）

实验操作现象解释或结论

过量的Fe粉中加入稀

溶液不稀硝酸不能将Fe氧化

①硝酸,充分反应后,滴

呈红色为Fe>

入KSCN溶液

②浓硝酸久置或光照变黄色HNO3不稳定，易分解

A1箔表面被HNO：,氧化，

③A1箔插入稀硝酸中无现象

形成致密的氧化膜

用玻璃棒蘸取浓硝酸试纸先变红浓硝酸具有酸性和强氧

④

点到蓝色石蕊试纸上色后褪色化性

A.①②B.③④C.②③④D.②④

解析:①中过量的Fe与HN03反应生成Fe2+,滴入KSCN溶液不呈红色，

但稀硝酸能将Fe氧化为Fe";③中A1在常温下遇浓硝酸钝化,而遇稀

硝酸反应。

8.据文献报道,某反应的反应历程如图所示：

NH,

>*Ti'NH、/O=Fe（ni）、

T尸L

\Ti^-NHj-NsO-H-O-MD）/2

JH-O-Fe（II）

N2+HJO

下列有关该历程的说法错误的是（A）

A.总反应化学方程式为4NA+302-馒续.2万+6乩0

4+

B.Ti-NH2—N-0是中间产物

C.Ti"是催化剂

4+4t

D.Ti-NH—N_0-Ti+N2+H2O属于分解反应解析:结合图示可知,参

加反应的NL和NO等物质的量,反应物还有02,根据反应中转移电子数

目相等,可写出总反应方程式为4NH3+4N0+02±^i4N2+6H20,A错误;据

图可知Ti4+-NH-N_O是中间产物,B正确;TJ参与循环反应,起催化

4+4+

作用C正确;据图可知,Ti-NH-N_O-Ti+N2+H2O属于分解反

应,D正确。

9.如图所示,用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验

的原理。下列说法不正确的是（