（课标Ⅲ）2020版高考化学一轮复习 专题十 氮及其化合物课件

专题十氮及其化合物高考化学(课标Ⅲ)课标Ⅰ、课标Ⅱ、自主命题·省(区、市)卷题组考点一氮单质、氮的氧化物和硝酸五年高考1.(2019江苏单科,9,2分)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.NaCl(aq) Cl2(g) FeCl2(s)B.MgCl2(aq) Mg(OH)2(s) MgO(s)C.S(s) SO3(g) H2SO4(aq)D.N2(g) NH3(g) Na2CO3(s)答案B本题涉及的考点有钠、镁、硫、氮、氯及其化合物的性质,考查了学生对知识的记忆、再现能力,体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。A项,加热条件下,铁与氯气只能生成FeCl3,错误;B项,MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2,Mg(OH)2 MgO+H2O,正确;C项,硫在氧气中燃烧只能生成SO2,错误;D项,NH3+CO2+NaCl+H2O NaHCO3↓+NH4Cl,错误。拓展延伸铁在氯气中点燃不存在量变引起质变的问题,无论铁是否足量,产物均为FeCl3。2.(2019江苏单科,16,12分)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为。(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为NO+NO2+2OH- 2N +H2O2NO2+2OH- N +N +H2O①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有(填字母)。A.加快通入尾气的速率B.采用气、液逆流的方式吸收尾气C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是(填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是(填化学式)。(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,2O2O3ONO转化为N 的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。 ①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和N ,其离子方程式为。②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是。3O3O答案(12分)(1)2NH3+2O2 N2O+3H2O(2)①BC②NaNO3NO(3)①3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2N +5H+②溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强3O解析本题涉及的考点有含氮化合物的性质及其应用、氧化还原反应化学(离子)方程式的书写、影响反应速率的因素,主要考查学生将实际问题分解、运用相关知识分析和解决化学问题的能力,借助氮氧化物的尾气处理树立环境保护的可持续发展意识,体现科学态度与社会责任的学科核心素养。(1)根据得失电子守恒和原子守恒可写出NH3与O2反应的化学方程式。(2)①若要提高尾气中NO和NO2的去除率,须加快氮氧化物与NaOH的反应速率。B项措施能增大气、液反应物的接触面积,C项措施增大NaOH溶液的浓度,二者均能加快反应速率;A项措施易导致氮氧化物不能及时被吸收,使NO和NO2去除率降低。②据题给反应:2NO2+2OH- N +N +H2O可知,NaNO2晶体中含有NaNO3杂质;由于NO与NaOH不反应,故吸收后排放的尾气中NO的含量较高。(3)①据得失电子守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+2N ,据电荷守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+2N +5H+,据原子(质量)守恒可得:3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2N +5H+。②NaClO溶液的初始pH越小,c(H+)越大,c(HClO)越大,氧化NO的能力越强,NO的转化率越高。2O3O3O3O3O知识拓展用NaOH溶液处理NO和NO2时,当n(NO)∶n(NO2)1∶1时,吸收液中的盐为NaNO2;当n(NO)∶n(NO2)1∶1时,吸收液中的盐为NaNO3和NaNO2。3.(2018天津理综,9,18分)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:Ⅰ.采样 采样系统简图采样步骤:①检验系统气密性;②加热器将烟道气加热至140℃;③打开抽气泵置换系统内空气;④采集无尘、干燥的气样;⑤关闭系统,停止采样。(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用为。(2)C中填充的干燥剂是(填序号)。a.碱石灰b.无水CuSO4c.P2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。(4)采样步骤②加热烟道气的目的是。Ⅱ.NOx含量的测定将VL气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化成N ,加水稀释至100.00mL。量取20.00mL该溶液,加入V1mLc1mol·L-1FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2mol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗V2mL。(5)NO被H2O2氧化为N 的离子方程式为。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有。(7)滴定过程中发生下列反应:3Fe2++N +4H+ NO↑+3Fe3++2H2OCr2 +6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O则气样中NOx折合成NO2的含量为mg·m-3。(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。3O3O3O27O若缺少采样步骤③,会使测定结果。若FeSO4标准溶液部分变质,会使测定结果。答案(18分)(1)除尘(2)c(3) (4)防止NOx溶于冷凝水(5)2NO+3H2O2 2H++2N +2H2O(6)锥形瓶、酸式滴定管(7) ×104(8)偏低偏高3O112223(6)3cVcVV解析本题考查氮的氧化物、N 的性质等。(1)无碱玻璃棉可吸附除去烟道气中的粉尘。(2)干燥NOx应选择酸性干燥剂。注意无水CuSO4可用于检验水,一般不用作干燥剂。(3)D相当于尾气处理装置,吸收NOx可用NaOH溶液。(5)NO被氧化为N ,H2O2被还原为H2O。(6)盛放K2Cr2O7溶液及量取20.00mL稀释液均用酸式滴定管,稀释液在滴定过程中需放在锥形瓶中。(7)20.00mL溶液中剩余Fe2+的物质的量为(6c2V2×10-3)mol,则参加反应的N 的物质的量为[(c1V1×10-3-6c2V2×10-3)× ]mol,依据氮原子守恒,VL气样中NOx折合成NO2的物质的量为[ (c1V1-6c2V2)×10-3]mol,质量为[ (c1V1-6c2V2)×10-3×46]g,含量为 mg·m-3=[ ×104]mg·m-3。(8)若缺少采样步骤③,会使气样中含有空气,部分NOx与O2、H2O共同反应,导致测得的NOx含量偏低;若FeSO4标准溶液部分变质,则导致V2偏小,使计算出的NOx含量偏高。3O3O3O13535331122546(6)10100031000cVcVV112223(6)3cVcVV解题指导(8)若FeSO4标准溶液部分变质,则滴定消耗的K2Cr2O7溶液体积会偏小,由第(7)问NOx含量表达式可知结果会偏高。4.(2018江苏单科,20,14分)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:2NO2(g)+H2O(l) HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=-116.1kJ·mol-13HNO2(aq) HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=75.9kJ·mol-1反应3NO2(g)+H2O(l) 2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=kJ·mol-1。(2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式:。(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式:。(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。①NH3与NO2生成N2的反应中,当生成1molN2时,转移的电子数为mol。②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。 图1 图2反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50~250℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是;当反应温度高于380℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是。答案(14分)(1)-136.2(2)HNO2-2e-+H2O 3H++N (3)2HNO2+(NH2)2CO 2N2↑+CO2↑+3H2O(4)① ②迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大催化剂活性下降;NH3与O2反应生成了NO3O247解析本题考查盖斯定律、电极反应式的书写、氧化还原反应方程式的配平和电子转移数及影响反应速率因素的图像分析。(1)将已知热化学方程式依次编号为①、②,根据盖斯定律 得3NO2(g)+H2O(l) 2HNO3(aq)+NO(g)ΔH= =-136.2kJ·mol-1。(2)电解过程中HNO2→N 发生氧化反应,则阳极反应式为HNO2-2e-+H2O 3H++N 。(3)HNO2中N为+3价,(NH2)2CO中N、C的化合价分别为-3、+4,依据得失电子守恒和原子守恒配平反应方程式为2HNO2+(NH2)2CO 2N2↑+CO2↑+3H2O。(4)①NH3、NO2中氮元素化合价分别为-3、+4,根据得失电子守恒和原子守恒配平反应方程式为8NH3+6NO2 7N2+12H2O,故生成1molN2转移电子 mol。32①②11116.1kJmol375.9l2kJmo3O3O2475.(2017北京理综,27,12分)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。(1)SCR(选择性催化还原)工作原理: ①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式:。②反应器中NH3还原NO2的化学方程式:。③当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成:。④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60g·mol-1)含量的方法如下:取ag尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1mLc1mol·L-1H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2mLc2mol·L-1NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是。(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。 图a 图b①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是。②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是。③还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下,15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:答案(1)①CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3②8NH3+6NO2 7N2+12H2O③2SO2+O2+4NH3+2H2O 2(NH4)2SO4④ (2)①BaO②8∶1③415NO+4NH3+3O2 415NNO+6H2O11223(2)100cVcVa解析本题考查化学方程式的书写、有关物质的量浓度的计算等,侧重考查学生对