第21講含氮物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化綠色化學與環(huán)境保護【課標指引】

1.能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角說明氮及其化合物的轉(zhuǎn)化路徑。2.認識氮及其化合物的轉(zhuǎn)化在促進社會文明進步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護中的重要價值?？键c一含氮物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化考點二綠色化學與環(huán)境保護目錄索引

素養(yǎng)發(fā)展進階考點一含氮物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化必備知識?梳理1.氮及其重要化合物的“價—類二維圖”從物質(zhì)類別和氮元素化合價兩個維度,總結(jié)、歸納氮及其重要化合物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化關(guān)系是掌握該部分內(nèi)容的重要方法之一。2.氮及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

含氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要化學方程式再鞏固。(1)實驗室利用NH4Cl和Ca(OH)2固體制備NH3:______________________。(2)NH3的催化氧化生成NO:_________________________________。

(3)NO2與水反應生成HNO3:_________________________________。

(4)Cu與濃硝酸反應制備NO2:_________________________________。

(5)Cu與稀硝酸反應制備NO:_________________________________。

2NH4Cl+Ca(OH)2

CaCl2+2NH3↑+2H2O4NH3+5O2

4NO+6H2O3NO2+H2O══2HNO3+NO4HNO3(濃)+Cu══Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O8HNO3(稀)+3Cu══3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O關(guān)鍵能力?提升考向1基于“價—類二維圖”認識氮及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系例1(2023·廣東茂名二模)研究氮及其化合物的性質(zhì),與人類生存環(huán)境息息相關(guān),結(jié)合下圖氮及其化合物的價—類二維圖,下列說法不正確的是(

)A.實驗室可通過加熱i的溶液制取cB.在水溶液中,c能被氧化成fC.自然固氮可實現(xiàn)b→c的轉(zhuǎn)化D.利用a和f反應可生產(chǎn)氮肥A解析

由物質(zhì)價態(tài)及物質(zhì)類別可知,i為銨鹽,c為一氧化氮,無法通過加熱銨鹽溶液制備一氧化氮,A錯誤;c為一氧化氮,f為硝酸,由元素價態(tài)可知一氧化氮在溶液中可被氧化為硝酸,B正確;b為氮氣,c為一氧化氮,氮的固定是指游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮,自然界中的氮氣可在閃電作用下轉(zhuǎn)化為一氧化氮,實現(xiàn)氮的固定,C正確;a為氨氣,f為硝酸,二者反應生成硝酸銨,可作氮肥,D正確。[對點訓練1](2023·廣東汕頭期末)物質(zhì)的類別和核心元素的化合價是研究物質(zhì)性質(zhì)的重要視角。下圖是氮及其化合物的價—類二維圖,下列說法正確的是(

)BA.a與O2放電下生成cB.c與H2O反應,氧化劑與還原劑質(zhì)量比為1∶2C.圖中由d轉(zhuǎn)化為e需加入氧化劑D.金屬單質(zhì)與d反應一定生成b解析

a是氮氣,c是二氧化氮,放電條件下,氮氣與氧氣化合生成一氧化氮,A錯誤;c是二氧化氮,它與水發(fā)生反應:3NO2+H2O═2HNO3+NO,該反應屬于歧化反應,當有3

mol

NO2參加反應時,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2,即氧化劑與還原劑的質(zhì)量之比為1∶2,B正確;d是HNO3,e是硝酸鹽,硝酸轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程中無化合價變化,與氧化還原反應無關(guān),C錯誤;足量濃硝酸與金屬反應時,其還原產(chǎn)物一般是NO2,D錯誤?？枷?氮及其化合物的轉(zhuǎn)化與含氮物質(zhì)的制備例2已知飽和氯化銨溶液與亞硝酸鈉晶體混合加熱可制備氮氣。利用如圖裝置制取氮氣,并用氮氣制備Ca3N2,Ca3N2遇水發(fā)生水解反應。下列說法錯誤的是(

)A.①中發(fā)生的化學反應為NaNO2+NH4Cl

NaCl+N2↑+2H2OB.④、⑥中依次盛裝的試劑可以是濃硫酸、堿石灰C.③中盛放的試劑是NaOH溶液D.實驗結(jié)束,?、葜械纳倭慨a(chǎn)物于試管中,加適量蒸餾水,可以使試管口濕潤的紅色石蕊試紙變藍C解析

裝置①為制備氮氣的裝置,飽和氯化銨溶液與亞硝酸鈉晶體混合加熱生成氮氣、氯化鈉和水,反應方程式為NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O,A正確。產(chǎn)生的氮氣需要干燥才能進入玻璃管中反應,裝置④應為干燥裝置,可選用濃硫酸作干燥劑;裝置⑥中也應裝有干燥劑,防止空氣中的水蒸氣進入,裝置⑥中可盛放堿石灰,B正確。裝置中含有氧氣,可利用裝置③除去裝置中的氧氣,NaOH溶液不能除去氧氣,可改成酸性氯化亞鐵溶液,C錯誤。實驗結(jié)束后,裝置⑤中有生成的Ca3N2,Ca3N2遇水發(fā)生水解反應生成NH3和Ca(OH)2,NH3可以使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍,D正確。[對點訓練2]

實驗室用如下裝置(略去部分夾持裝置)模擬利用氨氣和次氯酸鈉合成肼(N2H4)的過程。下列說法正確的是(

)A.將裝置①中濃鹽酸換成H2O2,也可用于制備氧氣B.②中盛裝NaOH溶液,用于吸收多余的Cl2C.③分液漏斗中盛裝飽和食鹽水D.當反應結(jié)束時,④中可收集一瓶純凈的NH3B解析

由圖可知,①中發(fā)生的反應為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O,打開K1,Cl2能和NaOH溶液反應生成NaCl、NaClO,⑤用來制取NH3,④裝置作安全瓶,能防倒吸,在③中NH3和NaClO反應生成N2H4,發(fā)生反應ClO-+2NH3═N2H4+Cl-+H2O,最后關(guān)閉K1,②中盛裝NaOH溶液,用于吸收多余的Cl2。裝置①中濃鹽酸換成H2O2,制備氧氣時不需要加熱,MnO2作催化劑,A錯誤;Cl2有毒,不能排放在環(huán)境中,則②中盛裝NaOH溶液,用于吸收多余的Cl2,B正確;③分液漏斗中應該盛裝NaOH溶液,利用Cl2與NaOH溶液反應制備NaClO,C錯誤;反應結(jié)束后,關(guān)閉K2,多余的NH3可收集在④中,但NH3中混有水蒸氣,D錯誤。考點二綠色化學與環(huán)境保護必備知識?梳理1.常見環(huán)境污染及主要原因

污染名稱主要污染物及其成因PM2.5大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物,也稱為可入肺顆粒物霧霾SO2、NOx和____________________與霧氣結(jié)合的混合物

酸雨pH<5.6,________、NOx是酸雨形成的主要原因

光化學煙霧機動車尾氣中碳氫化合物和氮氧化物在光照條件下生成復雜的污染物臭氧空洞NOx、________等與臭氧發(fā)生作用,導致了臭氧層的損耗

水體污染化肥、農(nóng)藥的過度使用,工業(yè)“三廢”和生活污水的隨意排放。水體富營養(yǎng)化可引起“________”或“赤潮”

可吸入顆粒物

SO2氟氯代烷

水華

污染名稱主要污染物及其成因溫室效應化石燃料的大量使用、大氣中的CO2氣體大量增加,使地表溫度上升的現(xiàn)象白色污染各種塑料垃圾對環(huán)境所造成的污染,它們很難降解,會破壞土壤結(jié)構(gòu)2.綠色化學

源頭

100%全部

關(guān)鍵能力?提升考向

綠色化學與環(huán)境保護例(2024·湖南長郡中學等校聯(lián)考)2023年第54個世界地球日主題是“珍愛地球,人與自然和諧共生”,引導全社會樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態(tài)文明理念。下列相關(guān)說法或做法正確的是(

)A.聚氯乙烯塑料易造成環(huán)境污染,可采用焚燒法處理B.研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇是促進碳中和的有效途徑C.對廢舊電池必須進行分類回收,并集中進行深埋處理D.減少CO2及碳氫化合物的排放以防止溫室效應和酸雨的形成B解析

聚氯乙烯含有氯元素,焚燒會產(chǎn)生污染大氣的有毒物質(zhì),不能采用焚燒的方式處理,A錯誤;研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇,能有效減少CO2的排放,是促進碳中和的有效途徑,B正確;廢舊電池深埋處理,電池中的重金屬元素會污染土壤,C錯誤;減少CO2及碳氫化合物的排放能防止溫室效應,但無法防止酸雨的形成,酸雨的形成主要是SO2、氮氧化物的排放,D錯誤。[對點訓練]

化學在環(huán)境污染治理中發(fā)揮了重要作用。下列治理措施沒有運用相應化學原理的是(

)選項治理措施化學原理A向燃煤中添加生石灰以減少酸雨的形成CaO具有堿性氧化物的通性B在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器以減少尾氣污染CO和NO在催化劑作用下發(fā)生反應,生成無毒氣體C用聚乳酸塑料替代傳統(tǒng)塑料以減少白色污染聚乳酸具有生物可降解性D向工業(yè)廢水中添加Na2S溶液除去廢水中Cu2+Na2S具有還原性D解析

向燃煤中添加生石灰以減少酸雨的形成,氧化鈣能和二氧化硫等氣體反應,體現(xiàn)CaO具有堿性氧化物的通性,A正確;汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器以減少尾氣污染,是排氣系統(tǒng)中CO和NO在催化劑作用下發(fā)生反應,生成無毒氣體氮氣和二氧化碳,減少污染,B正確;聚乳酸具有生物可降解性,易于降解可減少白色污染,C正確;向工業(yè)廢水中添加Na2S溶液除去廢水中的Cu2+,生成CuS沉淀,不是氧化還原反應,D錯誤。素養(yǎng)發(fā)展進階進階1練易錯·避陷阱1.“以廢治廢”是基于“綠色化學”觀念治理污染的思路。用工業(yè)廢堿渣(主要成分為Na2CO3)吸收煙氣中的SO2,得到亞硫酸鈉(Na2SO3)粗品,其工藝流程如圖所示。下列說法正確的是(

)A.操作①、④均為過濾B.由含SO2的煙氣形成的酸雨在空氣中放置一段時間酸性減弱C.亞硫酸鈉粗品中不可能含有Na2SO4D.操作③發(fā)生反應的化學方程式為NaHSO3+NaOH═Na2SO3+H2OD解析

操作①是加水溶解后再過濾,④為過濾,A錯誤;由含SO2的煙氣形成的酸雨中含有H2SO3,在空氣中放置一段時間H2SO3被氧化為H2SO4,弱酸變?yōu)閺娝?酸性增強,B錯誤;Na2SO3易被氧氣氧化為Na2SO4,則亞硫酸鈉粗品中可能含有Na2SO4,C錯誤;操作③是亞硫酸氫鈉溶液中加入氫氧化鈉生成亞硫酸鈉和水,化學方程式為NaHSO3+NaOH═Na2SO3+H2O,D正確。2.自然界中氮循環(huán)過程如圖所示,下列說法錯誤的是(

)D進階2練熱點·提素能3.關(guān)于氮及其重要化合物的變化關(guān)系如圖:下列說法不正確的是(

)A.路線①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的主要途徑B.路線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷電固氮生成硝酸的主要途徑C.上述所有反應都是氧化還原反應D.上述反應中只有③屬于氮的固定D4.(2023·廣東廣州期中)如圖為氮及其常見化合物的價—類二維圖。下列說法正確的是(

)AA.N2H4分子中存在極性鍵和非極性鍵B.實驗室中可用向上排空氣法收集a物質(zhì)C.檢驗b+所需試劑是NaOH濃溶液和藍色石蕊試紙D.c途徑可以用于工業(yè)生產(chǎn)硝酸進階3研真題·明考向5.(2021·江蘇卷)在指定條件下,下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化能實現(xiàn)的是(

)C解析

NO不溶于水也不與水反應,A錯誤;稀硝酸與Cu反應得到硝酸銅、水和NO,得不到NO2,B錯誤;NO有氧化性,CO有還原性,在高溫、催化劑條件下二者可發(fā)生氧化還原反應轉(zhuǎn)化為無毒的N2和CO2,C正確;O3具有強氧化性,不能作還原劑