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微專題九　氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用
1.氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系
請(qǐng)寫出上述轉(zhuǎn)化中①~⑦的化學(xué)方程式(或離子方程式)。
①:_________________________________________________________(或4NH3+3O22N2+6H2O)。
②: _________________________________________________________________________________。
③: _________________________________________________________________________________。
④: __________________________________________________________________________________。
⑤: _________________________________________________________________________________。
⑥: __________________________________________________________________________________。
⑦: _________________________________________________________________________________。
2.工業(yè)合成氨,并以氨為原料生產(chǎn)硝酸和銨鹽
試寫出以N2為原料合成硝酸銨流程中各物質(zhì)的化學(xué)式及相關(guān)方程式。
(1)A.　　　　,B.　　　,C.　　　　,D.　　　　。
(2)①N2→A的化學(xué)方程式:_________________________________________________。
②A+D→NH4NO3的離子方程式:_______________________________________。
3.利用氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化消除污染
(1)氨氮廢水處理
氨氮廢水(N)含硝酸廢水達(dá)標(biāo)
廢水
①寫出過程Ⅰ中N在微生物作用下,被氧氣氧化為N的離子方程式:____________________。
②過程Ⅱ中,含有N的廢水在無氧條件下、反硝化細(xì)菌作用下被還原為N2,每處理1 mol N,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為　　 mol。
(2)汽車尾氣處理
汽車尾氣中的CO、NO通過載有三元催化劑的尾氣凈化器,可生成兩種無污染性的氣體,該反應(yīng)過程的化學(xué)方程式:___________________________________________________________________。
1.在指定條件下,下列選項(xiàng)所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn)的是(　　)
A.NH3N2
B.N2NO
C.NH4NO3(aq)(NH4)2CO3(aq)
D.NO2HNO3(aq)
2.(2023·鄭州七中期末)依據(jù)圖中氮元素及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系,判斷下列說法不正確的是(　　)
A.X是N2O5
B.可用排空氣法收集NO氣體
C.工業(yè)上以NH3、空氣、水為原料生產(chǎn)硝酸
D.由NH3→N2,從原理上看,NH3可與NO2反應(yīng)實(shí)現(xiàn)
3.物質(zhì)A經(jīng)如圖所示的過程轉(zhuǎn)化為含氧酸D,D為強(qiáng)酸,請(qǐng)回答下列問題:
ABCD
(1)若A在常溫下為氣體單質(zhì)。
①A、C的化學(xué)式分別是A　　　;C_______________________。
②將C通入水中,反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。
(2)若A在常溫下為一種有刺激性氣味的氣體,能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán),則A和O2反應(yīng)生成B的化學(xué)方程式為______________________________, 向含有足量D的稀溶液中加入19.2 g Cu,則生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積為　　　 L。
4.(2023·衡水中學(xué)檢測(cè))某化學(xué)課外活動(dòng)小組在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行“氨的催化氧化”實(shí)驗(yàn)。
(1)A處是氣體發(fā)生裝置,A中所用的試劑只能從下列物質(zhì)中選取:①硝酸銨　②碳酸銨　③碳酸氫銨　④氯化銨　⑤熟石灰　⑥氫氧化鈉。若A中制取氣體時(shí)只用了一種藥品,則該藥品可以是　　　　(填序號(hào)),在只用一種藥品制取氨氣時(shí),圖中空白處所需儀器應(yīng)為　　　　　　　(填儀器對(duì)應(yīng)的字母,固定裝置省略)。
(2)該裝置補(bǔ)充完整后,仍然存在一定的缺陷,試從安全與環(huán)保的角度來考慮,對(duì)該裝置進(jìn)行改進(jìn):
①________________________________________________________________________________________;
②______________________________________________________________________________________。
(3)按照改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),請(qǐng)完成以下問題:
①裝置B的作用是________________________________________________________________________。
②寫出C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:___________________________________________________。
③若A、B處試劑足量,則裝置D中可以觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有　　　　　　　　　　　　　　。
5.細(xì)菌可以促使鐵、氮兩種元素進(jìn)行氧化還原反應(yīng),并耦合兩種元素的循環(huán)。耦合循環(huán)中的部分轉(zhuǎn)化如圖所示。
(1)如圖所示氮循環(huán)中,屬于氮的固定的有　　　(填字母)。
a.N2轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮 b.硝化過程
c.反硝化過程
(2)氮肥是水體中銨態(tài)氮的主要來源之一,檢驗(yàn)銨態(tài)氮肥中N的實(shí)驗(yàn)方案是_________________。
(3)硝化過程中,含氮物質(zhì)發(fā)生　　　　(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。
(4)銨態(tài)氮與亞硝態(tài)氮可以在氨氧化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻Ｔ摲磻?yīng)中,當(dāng)產(chǎn)生0.02 mol氮?dú)鈺r(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為　　　　mol。
(5)土壤中的鐵循環(huán)可用于水體脫氮(脫氮是指將氮元素從水體中除去),結(jié)合圖示中的轉(zhuǎn)化,土壤中的鐵循環(huán)脫除水體中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的原理用離子方程式表示如下:6Fe3++2N===6Fe2++N2↑+8H+和__________________________________________。
答案精析
1.① 8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2　②N2+O22NO　③3NO2+H2O===2HNO3+NO　④Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑
+2H2O(答案合理即可)
⑤ 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(答案合理即可)　⑥4NH3+5O24NO+6H2O
⑦ N+OH-NH3↑+H2O
2.(1)NH3　NO　NO2　HNO3　(2)①N2+3H22NH3　②NH3+H+===N　
3.(1)①N+2O2N+2H++H2O　②5
(2)2CO+2NON2+2CO2　
跟蹤訓(xùn)練
1.C　[氨氣在催化劑作用下能與一氧化氮共熱反應(yīng)生成氮?dú)夂退?故A不符合題意;氮?dú)馀c氧氣在放電條件下反應(yīng)生成一氧化氮,故B不符合題意;碳酸的酸性弱于硝酸,硝酸銨不能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸銨,物質(zhì)間轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn),故C符合題意;二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮,故D不符合題意。]
2.B　[X中N元素的化合價(jià)為+5價(jià),且為氮的氧化物,X為N2O5,A正確;NO與O2反應(yīng)生成NO2,因此不能用排空氣法收集NO氣體,B錯(cuò)誤;氨氣和氧氣反應(yīng)制得NO,NO與氧氣反應(yīng)生成NO2,NO2與水反應(yīng)生成硝酸,C正確;根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理分析,NH3可與NO2反應(yīng)生成氮?dú)?化學(xué)方程式為8NH3+6NO2===7N2+12H2O,D正確。]
3.(1)①N2　NO2　② 3NO2+H2O===2HNO3+NO
(2)4NH3+5O24NO+6H2O　4.48
解析　(1)若A為氣體單質(zhì),C與水反應(yīng)所得溶液為強(qiáng)酸,則推斷A為N2,B為NO,C為NO2,D為HNO3。
(2)若A為有刺激性氣味的氣體,能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán),則A為NH3,B為NO,C為NO2,D為HNO3,19.2 g Cu為0.3 mol,其與足量稀HNO3反應(yīng)生成0.2 mol NO,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為4.48 L。
4.(1)②或③　efgh
(2)①在裝置C與D之間增加一個(gè)防倒吸裝置
②在D后增加一個(gè)尾氣吸收裝置
(3)①吸收CO2和水蒸氣,并生成O2
②4NH3+5O24NO+6H2O
③銅片逐漸減少直至完全溶解,溶液變藍(lán)色,生成無色氣體并在廣口瓶上方變成紅棕色
解析　(1)銨鹽受熱分解產(chǎn)生氨氣,過氧化鈉在此裝置中可以吸收二氧化碳和水蒸氣,所以制取氨氣的藥品可以用NH4HCO3或(NH4)2CO3。藥品均為固體,選擇的裝置應(yīng)符合加熱固體制氣體,故選efgh。
(2)氨氣極易溶于水,會(huì)產(chǎn)生倒吸,需在裝置C與D之間增加一個(gè)防倒吸裝置;氨氣及產(chǎn)生的氮氧化物污染空氣,需要在D后增加一個(gè)尾氣吸收裝置。
(3)①過氧化鈉的作用是用來吸收銨鹽分解產(chǎn)生的CO2和水蒸氣并發(fā)生反應(yīng),生成氨的催化氧化所需要的O2。
③氨氣的催化氧化反應(yīng)得到的一氧化氮迅速被氧氣氧化為二氧化氮,二氧化氮溶于水形成硝酸,金屬銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和一氧化氮。
5.(1)a　(2)取少量氮肥溶于適量蒸餾水中,向其中加入濃NaOH溶液并加熱,將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙置于試管口,若觀察到紅色石蕊試紙變藍(lán),則證明氮肥中含有N　(3)氧化　(4)0.06
(5)10Fe2++2N+12H+===10Fe3++N2↑+6H2O
解析　(1)氮的固定是指將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮的方法,即氮?dú)狻衔锘螂x子。N2轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮,屬于人工固氮,故a符合題意;硝化過程是將N轉(zhuǎn)化為N,N轉(zhuǎn)化為N,反硝化過程正好和硝化過程相反,都屬于含氮化合物之間的轉(zhuǎn)化,不屬于氮的固定,故b、c不符合題意。(3)硝化過程是將N轉(zhuǎn)化為N,氮元素的化合價(jià)從-3價(jià)升高到+3價(jià),N轉(zhuǎn)化為N,氮元素的化合價(jià)從+3價(jià)升高到+5價(jià),化合價(jià)升高,發(fā)生了氧化反應(yīng)。(4)N氧化N生成N2和H2O,離子方程式為N+NN2↑+2H2O,N轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈺r(shí),氮元素的化合價(jià)從-3價(jià)升高到0價(jià),N轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈺r(shí),氮元素的化合價(jià)從+3價(jià)降低到0價(jià),當(dāng)生成1 mol氮?dú)鈺r(shí),轉(zhuǎn)移3 mol電子,故n(e-)=3n(N2)=3×0.02 mol=0.06 mol。(5)由圖可知:鐵循環(huán)脫除水體中硝態(tài)氮的過程中Fe2+和N反應(yīng)生成Fe3+和N2,離子方程式為10Fe2++2N+12H+===10Fe3++N2↑+6H2O。(共33張PPT)
氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用
微專題九
第3章
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1.氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系
請(qǐng)寫出圖述轉(zhuǎn)化中①~⑦的化學(xué)方程式(或離子方程式)。
①：____________________________
(或4NH3+3O2 2N2+6H2O)。
②：___________________。
③：_________________________。
8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2
N2+O2 2NO
3NO2+H2O===2HNO3+NO
④：____________________________
___________________________。
⑤：____________________________
___________________________。
⑥：____________________________。
⑦：___________________________。
Cu+4HNO3(濃) === Cu(NO3)2+
2NO2↑+2H2O(答案合理即可)
3Cu+8HNO3(稀) ===3Cu(NO3)2+
2NO↑+4H2O(答案合理即可)
4NH3+5O2 4NO+6H2O
N+OH- NH3↑+H2O
2.工業(yè)合成氨，并以氨為原料生產(chǎn)硝酸和銨鹽
試寫出以N2為原料合成硝酸銨流程中各物質(zhì)的化學(xué)式及相關(guān)方程式。
(1)A. ，B. ，C. ，D. 。
NH3
NO
NO2
HNO3
(2)①N2→A的化學(xué)方程式：_______________________。
②A+D→NH4NO3的離子方程式：__________________。
N2+3H2 2NH3
NH3+H+===N
3.利用氮及其化合物間的轉(zhuǎn)化消除污染
(1)氨氮廢水處理
①寫出過程Ⅰ中N在微生物作用下，被氧氣氧化為N的離子方程式：
。
②過程Ⅱ中，含有N的廢水在無氧條件下、反硝化細(xì)菌作用下被還原為N2，每處理1 mol N，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol。
N+2O2 N+2H++H2O
5
氨氮廢水(N)
含硝酸廢水
達(dá)標(biāo)廢水
(2)汽車尾氣處理
汽車尾氣中的CO、NO通過載有三元催化劑的尾氣凈化器，可生成兩種無污
染性的氣體，該反應(yīng)過程的化學(xué)方程式：______________________________。
2CO+2NO N2+2CO2
跟蹤訓(xùn)練
1.在指定條件下，下列選項(xiàng)所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn)的是
A.NH3 N2
B.N2 NO
C.NH4NO3(aq) (NH4)2CO3(aq)
D.NO2 HNO3(aq)
√
跟蹤訓(xùn)練
氨氣在催化劑作用下能與一氧化氮共熱反應(yīng)生成氮?dú)夂退蔄不符合題意；
氮?dú)馀c氧氣在放電條件下反應(yīng)生成一氧化氮，故B不符合題意；
碳酸的酸性弱于硝酸，硝酸銨不能與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸銨，物質(zhì)間轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn)，故C符合題意；
二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮，故D不符合題意。
跟蹤訓(xùn)練
2.(2023·鄭州七中期末)依據(jù)圖中氮元素及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系，判斷下列說法不正確的是
A.X是N2O5
B.可用排空氣法收集NO氣體
C.工業(yè)上以NH3、空氣、水為原料生產(chǎn)硝酸
D.由NH3→N2，從原理上看，NH3可與NO2
反應(yīng)實(shí)現(xiàn)
√
跟蹤訓(xùn)練
根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理分析，NH3可與NO2反應(yīng)生成氮?dú)猓瘜W(xué)方程式為8NH3+6NO2===7N2+12H2O，D正確。
X中N元素的化合價(jià)為+5價(jià)，且為氮的氧化物，X為N2O5，A正確；
NO與O2反應(yīng)生成NO2，因此不能用排空氣法收集NO氣體，B錯(cuò)誤；
氨氣和氧氣反應(yīng)制得NO，NO與氧氣反應(yīng)生成NO2，NO2與水反應(yīng)生成硝酸，C正確；
跟蹤訓(xùn)練
3.物質(zhì)A經(jīng)如圖所示的過程轉(zhuǎn)化為含氧酸D，D為強(qiáng)酸，請(qǐng)回答下列問題：
A
B
C
D
(1)若A在常溫下為氣體單質(zhì)。
①A、C的化學(xué)式分別是A　　；C　　　。
②將C通入水中，反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　。
N2
NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
跟蹤訓(xùn)練
若A為氣體單質(zhì)，C與水反應(yīng)所得溶液為強(qiáng)酸，則推斷A為N2，B為NO，C為NO2，D為HNO3。
A
B
C
D
跟蹤訓(xùn)練
A
B
C
D
(2)若A在常溫下為一種有刺激性氣味的氣體，能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則A和O2反應(yīng)生成B的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　，
向含有足量D的稀溶液中加入19.2 g Cu，則生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積為　　　 L。
4NH3+5O2 4NO+6H2O
4.48
跟蹤訓(xùn)練
若A為有刺激性氣味的氣體，能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，則A為NH3，B為NO，C為NO2，D為HNO3，19.2 g Cu為0.3 mol，其與足量稀HNO3反應(yīng)生成0.2 mol NO，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為4.48 L。
A
B
C
D
跟蹤訓(xùn)練
4.(2023·衡水中學(xué)檢測(cè))某化學(xué)課外活動(dòng)小組在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行“氨的催化氧化”實(shí)驗(yàn)。
跟蹤訓(xùn)練
(1)A處是氣體發(fā)生裝置，A中所用的試劑只能從下列物質(zhì)中選取：①硝酸銨　②碳酸銨　③碳酸氫銨　④氯化銨　⑤熟石灰　⑥氫氧化鈉。若A中制取氣體時(shí)只用了一種藥品，則該藥品可以是　　　　(填序號(hào))，在只用一種藥品制取氨氣時(shí)，圖中空白處所需儀器應(yīng)為　　　　(填儀器對(duì)應(yīng)的字母，固定裝置省略)。
②或③
efgh
跟蹤訓(xùn)練
銨鹽受熱分解產(chǎn)生氨氣，過氧化鈉在此裝置中可以吸收二氧化碳和水蒸氣，所以制取氨氣的藥品可以用NH4HCO3或(NH4)2CO3。藥品均為固體，選擇的裝置應(yīng)符合加熱固體制氣體，故選efgh。
跟蹤訓(xùn)練
(2)該裝置補(bǔ)充完整后，仍然存在一定的缺陷，試從安全與環(huán)保的角度來考慮，對(duì)該裝置進(jìn)行改進(jìn)：
①　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
②　　　　　　　　　　　　　　。
在裝置C與D之間增加一個(gè)防倒吸裝置
在D后增加一個(gè)尾氣吸收裝置
跟蹤訓(xùn)練
氨氣極易溶于水，會(huì)產(chǎn)生倒吸，需在裝置C與D之間增加一個(gè)防倒吸裝置；氨氣及產(chǎn)生的氮氧化物污染空氣，需要在D后增加一個(gè)尾氣吸收裝置。
跟蹤訓(xùn)練
(3)按照改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完成以下問題：
①裝置B的作用是　　　　　　　　　　　　　　。
吸收CO2和水蒸氣，并生成O2
跟蹤訓(xùn)練
過氧化鈉的作用是用來吸收銨鹽分解產(chǎn)生的CO2和水蒸氣并發(fā)生反應(yīng)，生成氨的催化氧化所需要的O2。
跟蹤訓(xùn)練
②寫出C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：　　　　　　　　　　　　　。
③若A、B處試劑足量，則裝置D中可以觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有________
____________________________________________________________
_______。
4NH3+5O2 4NO+6H2O
減少直至完全溶解，溶液變藍(lán)色，生成無色氣體并在廣口瓶上方變成紅棕色
銅片逐漸
跟蹤訓(xùn)練
氨氣的催化氧化反應(yīng)得到的一氧化氮迅速被氧氣氧化為二氧化氮，二氧化氮溶于水形成硝酸，金屬銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和一氧化氮。
跟蹤訓(xùn)練
5.細(xì)菌可以促使鐵、氮兩種元素進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，并耦合兩種元素的循環(huán)。耦合循環(huán)中的部分轉(zhuǎn)化如圖所示。
(1)如圖所示氮循環(huán)中，屬于氮
的固定的有　　　(填字母)。
a.N2轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮
b.硝化過程
c.反硝化過程
a
跟蹤訓(xùn)練
氮的固定是指將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)
化為化合態(tài)的氮的方法，即氮
氣→含氮化合物或離子。N2轉(zhuǎn)
化為銨態(tài)氮，屬于人工固氮，
故a符合題意；
硝化過程是將N轉(zhuǎn)化為N，N轉(zhuǎn)化為N，反硝化過程正好和硝化過程相反，都屬于含氮化合物之間的轉(zhuǎn)化，不屬于氮的固定，故b、c不符合題意。
跟蹤訓(xùn)練
(2)氮肥是水體中銨態(tài)氮的主要來源之一，檢驗(yàn)銨態(tài)氮肥中N的實(shí)驗(yàn)方案是____________________________________________________
_____________________________________________________________________________________。
取少量氮肥溶于適量蒸餾水中，向其中加入濃NaOH溶液并加熱，將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙置于試管口，若觀察到紅色石蕊試紙變藍(lán)，則證明氮肥中含有N
跟蹤訓(xùn)練
(3)硝化過程中，含氮物質(zhì)發(fā)生　　　(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。
氧化
硝化過程是將N轉(zhuǎn)化為N，氮元素的化合價(jià)從-3價(jià)升高到+3價(jià)，N轉(zhuǎn)化為N，氮元素的化合價(jià)從+3價(jià)升高到+5價(jià)，化合價(jià)升高，發(fā)生了氧化反應(yīng)。
跟蹤訓(xùn)練
(4)銨態(tài)氮與亞硝態(tài)氮可以在氨氧化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻Ｔ摲磻?yīng)中，當(dāng)產(chǎn)生0.02 mol氮?dú)鈺r(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為　　　 mol。
0.06
跟蹤訓(xùn)練
N氧化N生成N2和H2O，離子方程式為N+N
N2↑+2H2O，N轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈺r(shí)，氮元素的化合價(jià)從-3價(jià)升高到0價(jià)，N轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈺r(shí)，氮元素的化合價(jià)從+3價(jià)降低到0價(jià)，當(dāng)生成1 mol氮?dú)鈺r(shí)，轉(zhuǎn)移3 mol電子，故n(e-)=3n(N2)=3×0.02 mol=0.06 mol。
跟蹤訓(xùn)練
(5)土壤中的鐵循環(huán)可用于水體脫氮(脫氮是指將氮元素從水體中除去)，結(jié)合圖示中的轉(zhuǎn)化，土壤中的鐵循環(huán)脫除水體中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的原理用離子方程式表示如下：6Fe3++2N===6Fe2++N2↑+8H+和_______　　
_______________________________。
2N+12H+===10Fe3++N2↑+6H2O
10Fe2++
跟蹤訓(xùn)練
由圖可知：鐵循環(huán)脫除水體中硝態(tài)氮的過程中Fe2+和N反應(yīng)生成Fe3+和N2，離子方程式為10Fe2++2N+12H+===10Fe3++N2↑+6H2O。

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