2019高考化学难点剖析专题24NONO2的性质及污染处理讲解

专题24NO、NO2的性质及污染处理一、高考题再现1．（2018课标Ⅱ）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（如下图所示）。下列叙述错误的是A.雾和霾的分散剂相同B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C.NH3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【答案】C氮肥有关，D正确。2．（2018课标Ⅰ）采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题（1）1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为___________。（2）F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=∞时，N2O4(g)完全分解）：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.5.45.949.261.262.363.1①已知：2N2O5(g)＝2N2O5(g)+O2(g)ΔH1=−4.4kJ·mol−12NO2(g)＝N2O4(g)ΔH2=−55.3kJ·mol−1则反应N2O5(g)＝2NO2(g)+12O2(g)的ΔH=_______kJ·mol−1②研究表明，N2O5(g)分解的反应速率υ=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1)。t=62min时，测得体系中③若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)____63.1kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是________。④25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_______kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。（3）对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO3→2NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_______（填标号)。A．v(第一步的逆反应)＞v(第二步反应)B．反应的中间产物只有NO3C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D．第三步反应活化能较高【答案】O253.130.06.0×10－2大于温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高13.4AC【解析】（1）氯气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中只有氧元素化合价会升高，所以氧化产物是氧气，分子式为O2；（2）①已知：ⅰ、2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g)△H1＝－4.4kJ/molⅱ、2NO2(g)＝N2O4(g)△H2＝－55.3kJ/mol根据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g)△H1＝＋53.1kJ/mol；②根据方程式可知氧气与消耗五氧化二氮的物质的量之比是1:2，又因为压强之比是物质的量之比，所以消耗五氧化二氮减少的压强是2.9kPa×2＝5.8kPa，则此时五氧化二氮的压强是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此时反应速率v＝2.0×10－3×30＝6.0×10－2（kPa·min－1）；③由于温度升高，容器容积不变，总压强提高，且二氧化氮二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)大于63.1kPa。（3）A、第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率，A正确；B、根据第二步和第三步可知中间产物还有NO，B错误；C、根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，C正确；D、第三步反应快，所以第三步反应的活化能较低，D错误。三、考点突破1、考查2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0典例1下列实验操作对应的实验现象及解释或结论都正确的是()选项实验操作实验现象解释或结论A向Fe(NO3)2溶液中滴入硫酸酸化的H2O2溶液溶液变为黄色氧化性：H2O2>Fe3＋B向5mL1mol/LNaOH溶液中滴加5滴1mol/LMgCl2溶液，然后再滴加足量的1mol/LCuCl2溶液先产生白色沉淀，然后产生蓝色沉淀Ksp[Cu(OH)2]>Ksp[Mg(OH)2]C将充满NO2的密闭玻璃球浸泡在热水中红棕色变深2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0D向一定量酸性KMnO4溶液中加入乙二醇（HOCH2CH2OH）溶液紫色褪去乙二醇被氧化为乙二酸【答案】C2、考查NO、NO2化学性质典例2（2018届江苏省南京市金陵中学、海安高级中学、南京外国语学校高三第四次模拟考试）在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是A．CCO2COCO2B．Na2SO3SO2H2SO3C．CaCO3CaCl2Ca(ClO)2D．N2NOHNO3【答案】A【解析】A项，C在O2中完全燃烧生成CO2，CO2与C高温下反应生成CO，CO与Fe2O3高温反应生成Fe和CO2，三步反应均能实现，A项正确；B项，Na2SO3与H2SO4反应生成Na2SO4、H2O和SO2，SO2与溴水反应生成H2SO4和HBr，B项错误；C项，CaCO3与HCl反应生成CaCl2、H2O和CO2，CaCl2与O2不反应，C项错误；D项，N2与O2高温反应生成NO，NO与H2O不反应，D错误。3、考查氮氧化物对环境的污染典例3下列有关酸雨的说法不正确的是()A．空气中的SO2溶于水，最终形成酸雨B．NO2或SO2都会导致酸雨的形成C．pH<7的雨水不都是酸雨D．工业废水任意排放是造成酸雨的主要原因【答案】D【解析】A．二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸能被氧化为硫酸，形成酸雨，选项A正确；B．酸雨的形成是由于SO2、NO2而引起的，选项B正确；C．酸雨是pH小于5.6的雨水，选项C正确；D、工业废水任意排放引起江河湖泊的污染，而酸雨是由于SO2、NO2而引起的，选项D不正确。4、考查氮氧化物的处理（1）原电池处理典例4利用反应6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O构成电池的装置如图所示。此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。下列说法正确的是：A．电流从左侧A电极经过负载后流向右侧B电极B．当有4.48LNO2被处理时，转移电子数为0.8NAC．电极A极反应式为2NH3－6e－=N2＋6H＋D．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜【答案】D【解析】该反应中，二氧化氮中N元素化合价由+4价变为0价、氨气中N元素化合价由3价变为0价，所以通入二氧化氮的电极是正极、通入氨气的电极是负极。A．放电时，电流从正极沿导线流向负极，所以电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，故A错误；B．气体摩尔体积受温度和压强影响，温度和压强未知导致气体摩尔体积未知，所以无法计算，故B错误；C．电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为2NH36e+6OH=N2+6H2O，故C错误；D．原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故D正确。（2）电解处理典例5（2018届湖南省衡阳市高三第二次联考二模）如图，利用电解原理将NO转化为NH4NO3，既节约了资源，又保护了环境。下列有关说法正确的是A．NO转化为NH4NO3的反应属于氮的固定B．阴极上发生还原反应，电极反应式为：NO+5H++5e==NH3·H2OC．电解池两极上分别生成的甲是NH4+，乙是NO3D．为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充的物质丙为HNO3【答案】C5、氮氧化物的性质探究典例6（2018年贵州省普高等学校招生适应性考试）已知：NOx能与Na2O2反应；NO和NO2均能与酸性KMnO4溶液反应生成NO3ˉ和Mn2+。I.用下图所示装置(略去夹持仪器)可制得少量亚硝酸钠(2NO+Na2O2=2NaNO2)。（1）B、D的仪器名称是________，D的作用是________。（2）通NO前，需先通一段时间N2，目的是________，（3）E中主要反应的离子方程式为________，（4）常温下，测得实验前后C的质量差值为0.30g，则制得NaNO2________g。Ⅱ.NO2和Na2O2都有较强氧化性，为探究NO2与Na2O2反应的产物，提出如下假设：假设i.NO2氧化Na2O2；假设ii.Na2O2氧化NO2。甲同学设计如图所示实验装置：请回答下列问题：（5）单向阀在实现气体单向流通的同时，还有一个作用是___________。（6）待试管G中收集满气体，向试管G中加入适量Na2O2粉末，塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将带火星的木条迅速伸进试管内，木条复燃，甲同学据此认为假设i正确。乙同学认为该装置不能达到实验目的，为达到实验目的，应在F、G之间增加一个M装置，M中应盛装__________(可供选择的试剂：碱石灰，浓硫酸饱和氯化钠溶液)；乙同学用改进后的装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失，带火星的木条未复燃。得到结论：假设ⅱ正确。请做出正确判断，写出NO2和Na2O2反应的化学方程式__________【答案】(球形)

干燥管防止水蒸气进入C装置排出装置中的空气4H++

3MnO4

+5NO=3Mn2++5NO3+2H2O0.69g防止倒吸浓硫酸2NO2

+

Na2O2=2NaNO3液反应生成NO3ˉ和Mn2+；（4）常温下，测得实验前后C的质量差值为0.30g，根据反应原理：2NO+Na2O2=2NaNO2，装置增重即为NO的质量，故n（NO）=n（NaNO2）0.1mol，m（NaNO2）=0.69g；Ⅱ.该实验的目的是探究NO2与Na2O2反应的产物，NO2和Na2O2都有较强氧化性。（5）单向阀在G和H之间，单向阀内部有一个关键的圆锥状结构，实现气体单向流通的同时，还有一个作用是可以阻隔液体，防止倒吸；（6）待试管