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第23講　氮及其化合物的轉(zhuǎn)化　環(huán)境保護
1.能從物質(zhì)類別、氮的化合價變化理解氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關系。
2．能從含氮物質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化的視角解釋生產(chǎn)、生活中的相關現(xiàn)象。
考點　氮及其化合物的轉(zhuǎn)化
考點一
考點一
1.氮在自然界中的循環(huán)
2．氮元素的“價類二維圖”
3．氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關系
說明：箭頭指出可體現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)，指向可尋找該物質(zhì)的制備方法。
【教考銜接】
典例1 研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關(如下圖所示)。下列敘述錯誤的是(　　)
A．霧和霾的分散劑相同
B．霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨
C．NH3是形成無機顆粒物的催化劑
D．霧霾的形成與過度施用氮肥有關
答案：C
解析：NH3參與反應生成銨鹽，是反應物，不是催化劑，C錯誤；霧和霾的分散劑都是空氣，A正確；霧霾中的無機顆粒物含有硝酸銨和硫酸銨，B正確；過度施用氮肥會增加大氣中氨的含量，D正確。
典例2 氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學在實驗室中對NH3與NO2反應進行了探究。回答下列問題：
將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進行實驗。
操作步驟 實驗現(xiàn)象 解釋原因
打開K1，推動注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中 ①Y管中________________ ②反應的化學方程式
_____________________________
將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復到室溫 Y管中有少量水珠 生成的氣態(tài)水凝聚
打開K2 ③____________ ④____________
紅棕色氣體慢慢變淺
8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O
Z中NaOH溶液
產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象
反應后氣體分子數(shù)減少，
Y管中壓強小于外壓
【對點演練】
考向一　氮在自然界中的循環(huán)
1．[2024·廣州白云中學校考]認識和研究自然界的元素循環(huán)有重要意義，海洋中無機物循環(huán)的過程如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．海洋中不存在游離態(tài)的氮
B．在反硝化細菌作用下，NO發(fā)生還原反應生成N2
C．②④中含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化屬于氮的固定
D．向海洋中排放含NO的廢水不會影響NH的含量
答案：B
解析：根據(jù)圖示可知，海洋中存在氮氣，即含游離態(tài)的氮，A錯誤；在反硝化細菌作用下轉(zhuǎn)化生成N2，N元素化合價降低，被還原，B正確；氮的固定是指游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮元素，圖示中，②屬于氮的固定，但④只是化合態(tài)氮元素轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮元素，不屬于氮的固定，C錯誤；向海洋中排放含的廢水后，經(jīng)過反硝化細菌作用可轉(zhuǎn)化為氮氣，氮氣再經(jīng)過反應②轉(zhuǎn)化為，會影響的含量，D錯誤。
2．[2024·江蘇啟東調(diào)研]下列關于自然界中氮循環(huán)(如圖)的說法錯誤的是(　　)
A．①和②均屬于氮的固定
B．氫、氧元素也參與了自然界中的氮循環(huán)
C．④中每生成1 mol NO，消耗2 mol O2
D．③和⑤過程中氮元素分別被還原和氧化
答案：D
解析：反應①將N2轉(zhuǎn)化為NO，屬于氮的固定，反應②屬于植物固氮，A正確；由圖示知，氮循環(huán)過程中涉及氫、氧元素，B正確；反應④是O2將NH3氧化為，N化合價由－3價升高到＋5價，即生成1 mol 失去8 mol電子，根據(jù)得失電子守恒可知每生成需要消耗2 mol O2，C正確；反應③中NO被氧化為，反應⑤中被還原為N2，D錯誤。
3．[2024·河南信陽段考]氮元素在自然界的循環(huán)影響著地球上生物圈的平衡與發(fā)展。下圖為氮循環(huán)中的部分轉(zhuǎn)化過程，下列說法中正確的是 (　　)
A．氮氧化物會形成酸雨和光化學煙霧
B．升高溫度，反應1的反應速率一定增大
C．反應1斷鍵吸收的能量大于成鍵放出的能量
D．反應2的化學方程式為2NH3＋O2 2NO＋3H2
答案：A
解析：氮氧化物會形成酸雨和光化學煙霧，A項正確；升高溫度，催化劑的活性可能降低，反應1的速率不一定增大，B項錯誤；合成氨反應為放熱反應，斷鍵吸收的能量小于成鍵放出的能量，C項錯誤；根據(jù)圖示，反應2是氨氣在催化劑b作用下與氧氣反應生成了NO，同時應該生成H2O，氨氣不可能被氧化生成氫氣，D項錯誤。
考向二　氮及其化合物的轉(zhuǎn)化與物質(zhì)推斷
4．下圖是某元素的價一類二維圖。其中X是一種強堿，G為正鹽，通常條件下Z是無色液體，D的相對分子質(zhì)量比C小16，各物質(zhì)轉(zhuǎn)化關系如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．A的水溶液顯堿性
B．D為一種紅棕色氣體
C．B和F能發(fā)生復分解反應生成鹽
D．F在一定條件下可直接與Y反應生成D
答案： D
解析： 若Y為氧氣、Z為水，結合轉(zhuǎn)化關系及X為強堿、G為正鹽可知：G為銨鹽，F(xiàn)為氨氣，E為氮氣，D為一氧化氮，C為二氧化氮，B為HNO3，A為硝酸鹽。A屬于強酸強堿鹽，溶液顯中性，A錯誤；D為一氧化氮，是無色氣體，B錯誤；硝酸和氨氣生成硝酸銨，屬于化合反應，C錯誤；氨氣和氧氣在一定條件下可以反應生成一氧化氮和水，D正確。
5．下列關系圖中，A是一種正鹽，B是氣態(tài)氫化物，C是單質(zhì)，F(xiàn)是強酸。當X無論是強酸還是強堿時都有如下轉(zhuǎn)化關系(其他產(chǎn)物及反應所需條件均已略去)，當X是強堿時，過量的B跟Cl2反應除生成C外，另一產(chǎn)物是鹽酸鹽。
下列說法不正確的是(　　)
A．當X是強酸時，A、B、C、D、E、F中均含同一種元素，F(xiàn)可能是H2SO4
B.當X是強堿時，A、B、C、D、E、F中均含同一種元素，F(xiàn)是HNO3
C．當X是強酸時，C在常溫下是氣態(tài)單質(zhì)
D．B和Cl2的反應為氧化還原反應
答案：C
解析：當X是強堿時，和強堿反應產(chǎn)生的氣態(tài)氫化物B可判斷為NH3，則A為銨鹽，過量的B跟Cl2反應生成的鹽酸鹽是NH4Cl，則C為N2，由此判斷D為NO、E為NO2、F為HNO3；A和強酸反應生成的B能被Cl2氧化，且生成的C能被O2連續(xù)氧化，在常見的物質(zhì)中可考慮A為硫化物，所以，當X是強酸時，A、B、C、D、E、F可分別為(NH4)2S、H2S、S、SO2、SO3、H2SO4，故A、B正確，C錯誤；B是氨氣或硫化氫，氨氣與Cl2反應生成氯化銨和氮氣，硫化氫和氯氣反應生成硫單質(zhì)和氯化氫，因此B與氯氣的反應是氧化還原反應，故D正確。
6．A、B、C、D是短周期元素形成的四種氣體單質(zhì)。E、F均為氣體，且F為紅棕色。有關的轉(zhuǎn)化關系如下圖所示(反應條件均已略去)
請回答下列問題：
(1)D的化學式為________________。
(2)反應③的離子方程式為____________________________。
(3)Y和E在一定條件下可反應生成B和Z，這是一個具有實際意義的反應，可消除E對環(huán)境的污染，該反應的化學方程式為
________________________________。
H2
===＋NO
4NH3＋6NO 5N2＋6H2O
解析： (1)本框圖突破口之一是“白煙”，是揮發(fā)性酸和氨氣相遇后的產(chǎn)物，由此可推知D是H2，突破口之二是“紅棕色氣體”，F(xiàn)應為NO2，反推可知E為NO，C為O2，Z為H2O，Y為NH3，X為HCl，G為HNO3。(3)中涉及反應是氧化還原反應中的歸中反應。
考向三　氮及其化合物的轉(zhuǎn)化與物質(zhì)制備
7．空氣中的氮氣可通過人工固氮獲得氨氣，氨氣是重要的化工原料，通過氨氧化法可制得硝酸，反應過程如圖：
硝酸是一種強氧化性酸，制硝酸工業(yè)產(chǎn)生的尾氣中含有氮氧化物，應處理后才能排放。下列說法不正確的是(　　)
A．常溫下，濃硝酸可盛放在鋁制或鐵制容器中
B．BaSO3固體能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2氣體
C．工業(yè)上，當轉(zhuǎn)化①的反應達到平衡時，需不斷地從混合氣體中分離出NH3，將未反應的原料氣送回合成塔以提高原料的利用率
D．轉(zhuǎn)化④中，當V(NO2)∶V(O2)＝4∶1時，理論上NO2全部轉(zhuǎn)化為HNO3
答案：B
解析：硝酸是強氧化性酸，BaSO3固體能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸鋇，硝酸被還原生成NO，B錯誤。
8．氨基甲酸銨(NH2COONH4)易分解，易水解，難溶于CCl4。某小組設計如圖所示裝置制備氨基甲酸銨。
已知：2NH3 (g)＋CO2(g) NH2COONH4 (s)　ΔH＜0
下列分析錯誤的是(　　)
A．A裝置的優(yōu)點是能夠隨時控制反應的發(fā)生和停止
B．裝置B、C、E中試劑可分別為飽和碳酸氫鈉溶液、濃硫酸、P2O5固體
C．裝置D使用冰水浴
D．裝置F中所用試劑可為NH4Cl與熟石灰
答案：B
解析：A裝置為碳酸鈣與鹽酸反應制備CO2的簡易裝置，該裝置的優(yōu)點是能夠隨時控制反應的發(fā)生和停止，A正確；氨基甲酸銨易水解，進入裝置D的氣體必須是干燥純凈氣體，左側裝置B、C試劑可分別為飽和碳酸氫鈉溶液、濃硫酸，制備純凈干燥的CO2，裝置F可用NH4Cl與熟石灰制備氨氣，E中試劑需干燥氨氣，可以選用堿石灰，但不能選用P2O5固體，B錯誤、D正確；制備氨基甲酸銨的反應為放熱反應，制得的物質(zhì)易分解，所以裝置D需降溫，使用冰水浴，C正確。
微專題9 綠色化學與環(huán)境保護
【要點歸納】
1．常見的大氣污染物及其危害
大氣污染物 主要成分 危害
可吸入顆粒物 大氣中液體、固體狀顆粒物，又稱飄塵 加重呼吸道疾病，其他有害氣體轉(zhuǎn)化的催化劑
硫的氧化物 SO2、SO3 酸雨
氮的氧化物 NO、NO2 光化學煙霧、酸雨、破壞臭氧層
碳的氧化物 CO 降低血液的輸氧能力
碳氫化合物 CH4、CxHy等 光化學煙霧
氟氯代烴 CF3Cl(氟利昂)等 溫室效應、破壞臭氧層
2.六大工業(yè)尾氣的主要成分
【師說·助學】　盡管CO2能造成溫室效應，但CO2不屬于空氣污染物。
硫酸工廠尾氣 SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收
硝酸工廠尾氣 NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收
高爐煤氣 CO、CO2、N2等，一般回收利用
煉鋼煙氣 Fe2O3煙塵、CO等，一般回收利用
焦爐氣 H2、CH4、C2H4、CO等，可用作燃料、化工原料
氯堿工業(yè) Cl2，一般用NaOH溶液吸收
3．環(huán)境保護
(1)空氣質(zhì)量日報：主要包括“空氣污染指數(shù)”“空氣質(zhì)量級別”“首要污染物”。
(2)三廢污染：是指廢水、廢氣、廢渣。
(3)環(huán)保措施
①工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。
②工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達標后排放，限制使用含磷洗滌劑。
③回收、限制難降解塑料，研制可降解塑料。
4．綠色化學
(1)核心：利用化學原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。
(2)最高目標：原子利用率為100%，即反應物中的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)品。
【典題示例】
典例 [2021·全國乙卷，7]我國提出爭取在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，這對于改善環(huán)境、 實現(xiàn)綠色發(fā)展至關重要。“碳中和”是指CO2的排放總量和減少總量相當。下列措施中能促進碳中和最直接有效的是(　　)
A．將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料
B．大規(guī)模開采可燃冰作為新能源
C．通過清潔煤技術減少煤燃燒污染
D．研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇
答案：D
解析：無論是重質(zhì)油還是輕質(zhì)油，燃燒時均會產(chǎn)生大量CO2，不能減少CO2的排放量，不能促進碳中和，A項錯誤；可燃冰中的甲烷燃燒也會產(chǎn)生大量的CO2，B項錯誤；減少煤燃燒產(chǎn)生的污染與碳中和無關，C項錯誤；將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇可促進碳中和，D項正確。
【對點演練】
考向一　化學與環(huán)境
1．2022北京冬奧會是我國提出“2030碳達峰、2060碳中和”目標后的首個世界級體育盛會，冬奧會承諾碳排放將全部中和。下列技術中不能促進碳中和的是(　　)
A．在火力發(fā)電中，對煙塵采用脫硫除塵處理減少空氣污染
B．張北風電、太陽能發(fā)電實現(xiàn)綠色用電
C．“平原用電、山地用氫”的原則，在各賽區(qū)推廣電動汽車、氫燃料電池汽車
D．中科院首次實現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的從頭全合成
答案：A
解析：在火力發(fā)電中，對煙塵采用脫硫除塵處理減少空氣污染主要是減少二氧化硫的排放量，與二氧化碳排放量無關，故A錯誤；張北風電、太陽能發(fā)電實現(xiàn)綠色用電，減少因火力發(fā)電而產(chǎn)生的二氧化碳，故B正確；“平原用電、山地用氫”的原則，在各賽區(qū)推廣電動汽車、氫燃料電池汽車，減少了汽油燃燒生成的二氧化碳的排放量，故C正確；中科院首次實現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的從頭全合成，有利于二氧化碳的減少，故D正確。
2．PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5×10－6 m的顆粒物，它主要來自化石燃料的燃燒(如機動車尾氣、燃煤等)。下列有關說法正確的是(　　)
A．PM2.5又稱可入肺顆粒物，對人體健康無害
B．PM2.5在空氣中一定能產(chǎn)生丁達爾效應
C．開發(fā)利用新能源，實施“低碳經(jīng)濟”，可減少PM2.5的產(chǎn)生
D．PM2.5中含有的鉛、鉻、砷等元素均為主族元素
答案： C
解析： PM2.5粒子半徑小，易附帶有毒、有害物質(zhì)，且在大氣中停留時間長，因而對人體健康有害，A項錯誤；PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，顆粒物直徑不一定在膠體粒子直徑(1～100 nm)的范圍內(nèi)，因而在空氣中不一定能產(chǎn)生丁達爾效應，B項錯誤；鉛、砷等元素為主族元素，鉻為副族元素，D項錯誤。
考向二　綠色化學——高考命題新寵兒
3．(融合可持續(xù)發(fā)展)化學在資源利用、環(huán)境保護等與社會可持續(xù)發(fā)展密切相關的領域發(fā)揮著積極作用。下列做法與社會可持續(xù)發(fā)展理念相違背的是　 (　　)
A．改進汽車尾氣凈化技術，減少大氣污染物的排放
B．開發(fā)利用可再生能源，減少化石燃料的使用
C．研發(fā)可降解高分子材料，減少“白色污染”
D．過度開采礦物資源，促進地方經(jīng)濟發(fā)展
答案：D
解析：改進汽車尾氣凈化技術，減少大氣污染物的排放，A項正確；開發(fā)利用太陽能、風能、潮汐能、地熱能等可再生能源，可以減輕溫室效應的壓力，符合綠色化學理念，B項正確；“白色污染”在土壤和水體中富集可長期影響農(nóng)作物的生長、海洋漁業(yè)等，研發(fā)可降解高分子材料，給塑料工業(yè)帶來可持續(xù)發(fā)展的機遇，C項正確；過度開發(fā)礦物資源，不利于地方經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展，甚至導致資源浪費，環(huán)境污染，D項不正確。
4．(融合實驗細節(jié))下列符合化學實驗“綠色化學”的有(　　)
①在萃取操作的演示實驗中，將CCl4萃取溴水改為CCl4萃取碘水　②在銅與濃硫酸反應的實驗中，將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的銅絲　③將實驗室的廢酸液與廢堿液中和后再排放
A．①②　　B．①③ C．②③　　D．①②③
答案：D
解析：因為溴易揮發(fā)，所以在萃取操作的演示實驗中，可將CCl4萃取溴水改為CCl4萃取碘水；在Cu與濃硫酸反應的實驗中為避免生成過量的SO2污染環(huán)境，可將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的銅絲；將實驗室的廢酸液與廢堿液中和后再排放，可減少水體污染。
5．(融合反應類型)在“綠色化學工藝”中，理想狀態(tài)是反應物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率100%，不產(chǎn)生其他有毒物質(zhì)，預防污染即防患于未然，從根本上消除污染。下列反應類型能體現(xiàn)“原子經(jīng)濟性”原則的是 (　　)
①置換反應　②化合反應　③分解反應
④取代反應　⑤加成反應　⑥加聚反應
A．①②⑤ B．②⑤⑥
C．只有⑤⑥ D．只有④
答案：B
解析：高效的綠色有機合成反應應最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結合到目標分子中，如完全的加成反應、加聚反應、化合反應：A＋B===C，達到零排放。
6．(融合物質(zhì)制備)近年來，冠以“綠色”的新概念不斷產(chǎn)生，如綠色食品、綠色材料、綠色能源、綠色化學等，這里的“綠色”是對人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的形象表述。“綠色化學”要求從經(jīng)濟、環(huán)保和技術上設計可行的化學反應。據(jù)此，由單質(zhì)鎂制硝酸鎂的下列4個方案中，你認為可行而且符合“綠色化學”要求的方案是(　　)
答案： C
解析： A方案雖然步驟少，但反應過程中會產(chǎn)生大量氮氧化物，污染空氣。另外消耗原料也多，不符合“綠色化學”的要求；B方案步驟繁瑣，所用原料種類多，不符合“綠色化學”的要求；C方案步驟較少，節(jié)約原料，無污染，符合“綠色化學”的要求；D方案所用原料較多，在第一步還會產(chǎn)生大量的SO2氣體，污染空氣，又浪費原料，不符合“綠色化學”的要求。
7．(融合元素守恒)在綠色化學工藝中，理想狀態(tài)是反應物中原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子的利用率為100%，在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的過程中，欲使原子利用率達到最高，還需要的反應物有(　　)
A．CO2和H2O B．CO和CH3OH
C．CH3OH和H2 D．CO2和H2
答案：B
解析：根據(jù)綠色化學的含義，在生成的產(chǎn)品與原料之間元素種類和原子數(shù)目都完全相同，即原子守恒。將生成物中各個原子個數(shù)減去反應物各個原子差值為C2H4O2，對照答案，反應物中原子數(shù)之和為C2H4O2的只有B項。第23講　氮及其化合物的轉(zhuǎn)化　環(huán)境保護
1.能從物質(zhì)類別、氮的化合價變化理解氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關系。
2．能從含氮物質(zhì)的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化的視角解釋生產(chǎn)、生活中的相關現(xiàn)象。
考點　氮及其化合物的轉(zhuǎn)化
1.氮在自然界中的循環(huán)
2．氮元素的“價類二維圖”
3．氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關系
說明：箭頭指出可體現(xiàn)物質(zhì)的性質(zhì)，指向可尋找該物質(zhì)的制備方法。
感悟：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【教考銜接】
典例1 研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關(如下圖所示)。下列敘述錯誤的是(　　)
A．霧和霾的分散劑相同
B．霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨
C．NH3是形成無機顆粒物的催化劑
D．霧霾的形成與過度施用氮肥有關
典例2 氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學在實驗室中對NH3與NO2反應進行了探究。回答下列問題：
將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進行實驗。
操作步驟 實驗現(xiàn)象 解釋原因
打開K1，推動注射器活塞，使X中的氣體緩慢通入Y管中 ①Y管中________________ ②反應的化學方程式__________________
將注射器活塞退回原處并固定，待裝置恢復到室溫 Y管中有少量水珠 生成的氣態(tài)水凝聚
打開K2 ③____________ ④____________
【對點演練】
考向一　氮在自然界中的循環(huán)
1．[2024·廣州白云中學校考]認識和研究自然界的元素循環(huán)有重要意義，海洋中無機物循環(huán)的過程如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．海洋中不存在游離態(tài)的氮
B．在反硝化細菌作用下，NO發(fā)生還原反應生成N2
C．②④中含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化屬于氮的固定
D．向海洋中排放含NO的廢水不會影響NH的含量
2．[2024·江蘇啟東調(diào)研]下列關于自然界中氮循環(huán)(如圖)的說法錯誤的是(　　)
A．①和②均屬于氮的固定
B．氫、氧元素也參與了自然界中的氮循環(huán)
C．④中每生成1 mol NO，消耗2 mol O2
D．③和⑤過程中氮元素分別被還原和氧化
3．[2024·河南信陽段考]氮元素在自然界的循環(huán)影響著地球上生物圈的平衡與發(fā)展。下圖為氮循環(huán)中的部分轉(zhuǎn)化過程，下列說法中正確的是 (　　)
A．氮氧化物會形成酸雨和光化學煙霧
B．升高溫度，反應1的反應速率一定增大
C．反應1斷鍵吸收的能量大于成鍵放出的能量
D．反應2的化學方程式為2NH3＋O22NO＋3H2
考向二　氮及其化合物的轉(zhuǎn)化與物質(zhì)推斷
4．下圖是某元素的價一類二維圖。其中X是一種強堿，G為正鹽，通常條件下Z是無色液體，D的相對分子質(zhì)量比C小16，各物質(zhì)轉(zhuǎn)化關系如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．A的水溶液顯堿性
B．D為一種紅棕色氣體
C．B和F能發(fā)生復分解反應生成鹽
D．F在一定條件下可直接與Y反應生成D
5．下列關系圖中，A是一種正鹽，B是氣態(tài)氫化物，C是單質(zhì)，F(xiàn)是強酸。當X無論是強酸還是強堿時都有如下轉(zhuǎn)化關系(其他產(chǎn)物及反應所需條件均已略去)，當X是強堿時，過量的B跟Cl2反應除生成C外，另一產(chǎn)物是鹽酸鹽。
下列說法不正確的是(　　)
A．當X是強酸時，A、B、C、D、E、F中均含同一種元素，F(xiàn)可能是H2SO4
B.當X是強堿時，A、B、C、D、E、F中均含同一種元素，F(xiàn)是HNO3
C．當X是強酸時，C在常溫下是氣態(tài)單質(zhì)
D．B和Cl2的反應為氧化還原反應
6．A、B、C、D是短周期元素形成的四種氣體單質(zhì)。E、F均為氣體，且F為紅棕色。有關的轉(zhuǎn)化關系如下圖所示(反應條件均已略去)
請回答下列問題：
(1)D的化學式為________________。
(2)反應③的離子方程式為________________。
(3)Y和E在一定條件下可反應生成B和Z，這是一個具有實際意義的反應，可消除E對環(huán)境的污染，該反應的化學方程式為________________________________。
考向三　氮及其化合物的轉(zhuǎn)化與物質(zhì)制備
7．空氣中的氮氣可通過人工固氮獲得氨氣，氨氣是重要的化工原料，通過氨氧化法可制得硝酸，反應過程如圖：
硝酸是一種強氧化性酸，制硝酸工業(yè)產(chǎn)生的尾氣中含有氮氧化物，應處理后才能排放。下列說法不正確的是(　　)
A．常溫下，濃硝酸可盛放在鋁制或鐵制容器中
B．BaSO3固體能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2氣體
C．工業(yè)上，當轉(zhuǎn)化①的反應達到平衡時，需不斷地從混合氣體中分離出NH3，將未反應的原料氣送回合成塔以提高原料的利用率
D．轉(zhuǎn)化④中，當V(NO2)∶V(O2)＝4∶1時，理論上NO2全部轉(zhuǎn)化為HNO3
8．氨基甲酸銨(NH2COONH4)易分解，易水解，難溶于CCl4。某小組設計如圖所示裝置制備氨基甲酸銨。
已知：2NH3 (g)＋CO2(g) NH2COONH4 (s)　ΔH＜0
下列分析錯誤的是(　　)
A．A裝置的優(yōu)點是能夠隨時控制反應的發(fā)生和停止
B．裝置B、C、E中試劑可分別為飽和碳酸氫鈉溶液、濃硫酸、P2O5固體
C．裝置D使用冰水浴
D．裝置F中所用試劑可為NH4Cl與熟石灰
微專題9 綠色化學與環(huán)境保護
【要點歸納】
1．常見的大氣污染物及其危害
大氣污染物 主要成分 危害
可吸入顆粒物 大氣中液體、固體狀顆粒物，又稱飄塵 加重呼吸道疾病，其他有害氣體轉(zhuǎn)化的催化劑
硫的氧化物 SO2、SO3 酸雨
氮的氧化物 NO、NO2 光化學煙霧、酸雨、破壞臭氧層
碳的氧化物 CO 降低血液的輸氧能力
碳氫化合物 CH4、CxHy等 光化學煙霧
氟氯代烴 CF3Cl(氟利昂)等 溫室效應、破壞臭氧層
2.六大工業(yè)尾氣的主要成分
硫酸工廠尾氣 SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收
硝酸工廠尾氣 NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收
高爐煤氣 CO、CO2、N2等，一般回收利用
煉鋼煙氣 Fe2O3煙塵、CO等，一般回收利用
焦爐氣 H2、CH4、C2H4、CO等，可用作燃料、化工原料
氯堿工業(yè) Cl2，一般用NaOH溶液吸收
【師說·助學】　盡管CO2能造成溫室效應，但CO2不屬于空氣污染物。
3．環(huán)境保護
(1)空氣質(zhì)量日報：主要包括“空氣污染指數(shù)”“空氣質(zhì)量級別”“首要污染物”。
(2)三廢污染：是指廢水、廢氣、廢渣。
(3)環(huán)保措施
①工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。
②工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達標后排放，限制使用含磷洗滌劑。
③回收、限制難降解塑料，研制可降解塑料。
4．綠色化學
(1)核心：利用化學原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。
(2)最高目標：原子利用率為100%，即反應物中的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)品。
【典題示例】
典例 [2021·全國乙卷，7]我國提出爭取在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和，這對于改善環(huán)境、 實現(xiàn)綠色發(fā)展至關重要。“碳中和”是指CO2的排放總量和減少總量相當。下列措施中能促進碳中和最直接有效的是(　　)
A．將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料
B．大規(guī)模開采可燃冰作為新能源
C．通過清潔煤技術減少煤燃燒污染
D．研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇
【對點演練】
考向一　化學與環(huán)境
1．2022北京冬奧會是我國提出“2030碳達峰、2060碳中和”目標后的首個世界級體育盛會，冬奧會承諾碳排放將全部中和。下列技術中不能促進碳中和的是(　　)
A．在火力發(fā)電中，對煙塵采用脫硫除塵處理減少空氣污染
B．張北風電、太陽能發(fā)電實現(xiàn)綠色用電
C．“平原用電、山地用氫”的原則，在各賽區(qū)推廣電動汽車、氫燃料電池汽車
D．中科院首次實現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的從頭全合成
2．PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5×10－6 m的顆粒物，它主要來自化石燃料的燃燒(如機動車尾氣、燃煤等)。下列有關說法正確的是(　　)
A．PM2.5又稱可入肺顆粒物，對人體健康無害
B．PM2.5在空氣中一定能產(chǎn)生丁達爾效應
C．開發(fā)利用新能源，實施“低碳經(jīng)濟”，可減少PM2.5的產(chǎn)生
D．PM2.5中含有的鉛、鉻、砷等元素均為主族元素
考向二　綠色化學——高考命題新寵兒
3．(融合可持續(xù)發(fā)展)化學在資源利用、環(huán)境保護等與社會可持續(xù)發(fā)展密切相關的領域發(fā)揮著積極作用。下列做法與社會可持續(xù)發(fā)展理念相違背的是　 (　　)
A．改進汽車尾氣凈化技術，減少大氣污染物的排放
B．開發(fā)利用可再生能源，減少化石燃料的使用
C．研發(fā)可降解高分子材料，減少“白色污染”
D．過度開采礦物資源，促進地方經(jīng)濟發(fā)展
4．(融合實驗細節(jié))下列符合化學實驗“綠色化學”的有(　　)
①在萃取操作的演示實驗中，將CCl4萃取溴水改為CCl4萃取碘水　②在銅與濃硫酸反應的實驗中，將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的銅絲　③將實驗室的廢酸液與廢堿液中和后再排放
A．①②　　B．①③ C．②③　　D．①②③
5．(融合反應類型)在“綠色化學工藝”中，理想狀態(tài)是反應物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子利用率100%，不產(chǎn)生其他有毒物質(zhì)，預防污染即防患于未然，從根本上消除污染。下列反應類型能體現(xiàn)“原子經(jīng)濟性”原則的是 (　　)
①置換反應　②化合反應　③分解反應
④取代反應　⑤加成反應　⑥加聚反應
A．①②⑤ B．②⑤⑥
C．只有⑤⑥ D．只有④
6．(融合物質(zhì)制備)近年來，冠以“綠色”的新概念不斷產(chǎn)生，如綠色食品、綠色材料、綠色能源、綠色化學等，這里的“綠色”是對人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的形象表述。“綠色化學”要求從經(jīng)濟、環(huán)保和技術上設計可行的化學反應。據(jù)此，由單質(zhì)鎂制硝酸鎂的下列4個方案中，你認為可行而且符合“綠色化學”要求的方案是(　　)
7．(融合元素守恒)在綠色化學工藝中，理想狀態(tài)是反應物中原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物，即原子的利用率為100%，在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的過程中，欲使原子利用率達到最高，還需要的反應物有(　　)
A．CO2和H2O B．CO和CH3OH
C．CH3OH和H2 D．CO2和H2
第23講　氮及其化合物的轉(zhuǎn)化　環(huán)境保護
考點
突破·關鍵能力
教考銜接
典例1　解析：NH3參與反應生成銨鹽，是反應物，不是催化劑，C錯誤；霧和霾的分散劑都是空氣，A正確；霧霾中的無機顆粒物含有硝酸銨和硫酸銨，B正確；過度施用氮肥會增加大氣中氨的含量，D正確。
答案：C
典例2　解析：由題干內(nèi)容“工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2”，結合實驗條件可知反應為8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O，NO2為紅棕色氣體，發(fā)生反應后變成無色氣體，因此現(xiàn)象為紅棕色氣體逐漸變淺。反應后氣體分子數(shù)減少，Y管中的壓強小于外壓，因此產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。
答案：①紅棕色氣體慢慢變淺　②8NH3＋6NO27N2＋12H2O　③Z中NaOH溶液產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象 　④反應后氣體分子數(shù)減少，Y管中壓強小于外壓
對點演練
1．解析：根據(jù)圖示可知，海洋中存在氮氣，即含游離態(tài)的氮，A錯誤；在反硝化細菌作用下轉(zhuǎn)化生成N2，N元素化合價降低，被還原，B正確；氮的固定是指游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮元素，圖示中，②屬于氮的固定，但④只是化合態(tài)氮元素轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮元素，不屬于氮的固定，C錯誤；向海洋中排放含的廢水后，經(jīng)過反硝化細菌作用可轉(zhuǎn)化為氮氣，氮氣再經(jīng)過反應②轉(zhuǎn)化為，會影響的含量，D錯誤。
答案：B
2．解析：反應①將N2轉(zhuǎn)化為NO，屬于氮的固定，反應②屬于植物固氮，A正確；由圖示知，氮循環(huán)過程中涉及氫、氧元素，B正確；反應④是O2將NH3氧化為，N化合價由－3價升高到＋5價，即生成1 mol 失去8 mol電子，根據(jù)得失電子守恒可知每生成需要消耗2 mol O2，C正確；反應③中NO被氧化為，反應⑤中被還原為N2，D錯誤。
答案：D
3．解析：氮氧化物會形成酸雨和光化學煙霧，A項正確；升高溫度，催化劑的活性可能降低，反應1的速率不一定增大，B項錯誤；合成氨反應為放熱反應，斷鍵吸收的能量小于成鍵放出的能量，C項錯誤；根據(jù)圖示，反應2是氨氣在催化劑b作用下與氧氣反應生成了NO，同時應該生成H2O，氨氣不可能被氧化生成氫氣，D項錯誤。
答案：A
4．解析： 若Y為氧氣、Z為水，結合轉(zhuǎn)化關系及X為強堿、G為正鹽可知：G為銨鹽，F(xiàn)為氨氣，E為氮氣，D為一氧化氮，C為二氧化氮，B為HNO3，A為硝酸鹽。A屬于強酸強堿鹽，溶液顯中性，A錯誤；D為一氧化氮，是無色氣體，B錯誤；硝酸和氨氣生成硝酸銨，屬于化合反應，C錯誤；氨氣和氧氣在一定條件下可以反應生成一氧化氮和水，D正確。
答案： D
5．解析：當X是強堿時，和強堿反應產(chǎn)生的氣態(tài)氫化物B可判斷為NH3，則A為銨鹽，過量的B跟Cl2反應生成的鹽酸鹽是NH4Cl，則C為N2，由此判斷D為NO、E為NO2、F為HNO3；A和強酸反應生成的B能被Cl2氧化，且生成的C能被O2連續(xù)氧化，在常見的物質(zhì)中可考慮A為硫化物，所以，當X是強酸時，A、B、C、D、E、F可分別為(NH4)2S、H2S、S、SO2、SO3、H2SO4，故A、B正確，C錯誤；B是氨氣或硫化氫，氨氣與Cl2反應生成氯化銨和氮氣，硫化氫和氯氣反應生成硫單質(zhì)和氯化氫，因此B與氯氣的反應是氧化還原反應，故D正確。
答案：C
6．解析： (1)本框圖突破口之一是“白煙”，是揮發(fā)性酸和氨氣相遇后的產(chǎn)物，由此可推知D是H2，突破口之二是“紅棕色氣體”，F(xiàn)應為NO2，反推可知E為NO，C為O2，Z為H2O，Y為NH3，X為HCl，G為HNO3。(3)中涉及反應是氧化還原反應中的歸中反應。
答案：(1)H2
＋NO
(3)4NH3＋6NO 5N2＋6H2O
7．解析：硝酸是強氧化性酸，BaSO3固體能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸鋇，硝酸被還原生成NO，B錯誤。
答案：B
8．解析：A裝置為碳酸鈣與鹽酸反應制備CO2的簡易裝置，該裝置的優(yōu)點是能夠隨時控制反應的發(fā)生和停止，A正確；氨基甲酸銨易水解，進入裝置D的氣體必須是干燥純凈氣體，左側裝置B、C試劑可分別為飽和碳酸氫鈉溶液、濃硫酸，制備純凈干燥的CO2，裝置F可用NH4Cl與熟石灰制備氨氣，E中試劑需干燥氨氣，可以選用堿石灰，但不能選用P2O5固體，B錯誤、D正確；制備氨基甲酸銨的反應為放熱反應，制得的物質(zhì)易分解，所以裝置D需降溫，使用冰水浴，C正確。
答案：B
微專題9
典題示例
典例　解析：無論是重質(zhì)油還是輕質(zhì)油，燃燒時均會產(chǎn)生大量CO2，不能減少CO2的排放量，不能促進碳中和，A項錯誤；可燃冰中的甲烷燃燒也會產(chǎn)生大量的CO2，B項錯誤；減少煤燃燒產(chǎn)生的污染與碳中和無關，C項錯誤；將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇可促進碳中和，D項正確。
答案：D
對點演練
1．解析：在火力發(fā)電中，對煙塵采用脫硫除塵處理減少空氣污染主要是減少二氧化硫的排放量，與二氧化碳排放量無關，故A錯誤；張北風電、太陽能發(fā)電實現(xiàn)綠色用電，減少因火力發(fā)電而產(chǎn)生的二氧化碳，故B正確；“平原用電、山地用氫”的原則，在各賽區(qū)推廣電動汽車、氫燃料電池汽車，減少了汽油燃燒生成的二氧化碳的排放量，故C正確；中科院首次實現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的從頭全合成，有利于二氧化碳的減少，故D正確。
答案：A
2．解析： PM2.5粒子半徑小，易附帶有毒、有害物質(zhì)，且在大氣中停留時間長，因而對人體健康有害，A項錯誤；PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，顆粒物直徑不一定在膠體粒子直徑(1～100 nm)的范圍內(nèi)，因而在空氣中不一定能產(chǎn)生丁達爾效應，B項錯誤；鉛、砷等元素為主族元素，鉻為副族元素，D項錯誤。
答案： C
3．解析：改進汽車尾氣凈化技術，減少大氣污染物的排放，A項正確；開發(fā)利用太陽能、風能、潮汐能、地熱能等可再生能源，可以減輕溫室效應的壓力，符合綠色化學理念，B項正確；“白色污染”在土壤和水體中富集可長期影響農(nóng)作物的生長、海洋漁業(yè)等，研發(fā)可降解高分子材料，給塑料工業(yè)帶來可持續(xù)發(fā)展的機遇，C項正確；過度開發(fā)礦物資源，不利于地方經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展，甚至導致資源浪費，環(huán)境污染，D項不正確。
答案：D
4．解析：因為溴易揮發(fā)，所以在萃取操作的演示實驗中，可將CCl4萃取溴水改為CCl4萃取碘水；在Cu與濃硫酸反應的實驗中為避免生成過量的SO2污染環(huán)境，可將銅片改為可調(diào)節(jié)高度的銅絲；將實驗室的廢酸液與廢堿液中和后再排放，可減少水體污染。
答案：D
5．解析：高效的綠色有機合成反應應最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結合到目標分子中，如完全的加成反應、加聚反應、化合反應：A＋B===C，達到零排放。
答案：B
6．解析： A方案雖然步驟少，但反應過程中會產(chǎn)生大量氮氧化物，污染空氣。另外消耗原料也多，不符合“綠色化學”的要求；B方案步驟繁瑣，所用原料種類多，不符合“綠色化學”的要求；C方案步驟較少，節(jié)約原料，無污染，符合“綠色化學”的要求；D方案所用原料較多，在第一步還會產(chǎn)生大量的SO2氣體，污染空氣，又浪費原料，不符合“綠色化學”的要求。
答案： C
7．解析：根據(jù)綠色化學的含義，在生成的產(chǎn)品與原料之間元素種類和原子數(shù)目都完全相同，即原子守恒。將生成物中各個原子個數(shù)減去反應物各個原子差值為C2H4O2，對照答案，反應物中原子數(shù)之和為C2H4O2的只有B項。
答案：B

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