練習(xí)3硝酸氮及其化合物的轉(zhuǎn)化1.(2024·江蘇各地模擬重組)下列敘述正確的是(D)A.實驗室可用活潑金屬與硝酸反應(yīng)制取氫氣B.常溫下，Ag在濃硝酸中發(fā)生鈍化C.將鋁片加到冷濃硝酸中制二氧化氮D.濃硝酸分別與Cu和C加熱反應(yīng)，生成不同的氣體【解析】活潑金屬與硝酸反應(yīng)生成NOx，不生成H2，A錯誤；常溫下，Ag與濃硝酸反應(yīng)生成NO2，B錯誤；鋁遇冷濃硝酸發(fā)生鈍化，C錯誤；濃硝酸與Cu反應(yīng)生成NO2，濃硝酸與C加熱發(fā)生反應(yīng)生成NO2和CO2，D正確。2.(2024·江蘇各地模擬重組)下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是(C)A.HNO3(稀)eq\o(→,\s\up7(Cu))NOeq\o(→,\s\up7(NaOH))NaNO3B.HNO3(稀)eq\o(→,\s\up7(Cu))NO2eq\o(→,\s\up7(H2O))HNO3C.Cueq\o(→,\s\up7(空氣),\s\do5(△))CuOeq\o(→,\s\up7(HNO3))Cu(NO3)2D.濃硝酸eq\o(→,\s\up7(光照))NOeq\o(→,\s\up7(NH3),\s\do5(催化劑))N2【解析】NO與NaOH溶液不反應(yīng)，A錯誤；Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO，B錯誤；濃硝酸光照生成NO2，D錯誤。3.(2024·南通一模)氮及其化合物的轉(zhuǎn)化具有重要應(yīng)用。下列說法錯誤的是(B)A.常溫下可以用鐵制容器來盛裝濃硝酸B.工業(yè)制硝酸過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化：NH3eq\o(→,\s\up7(O2),\s\do5(催化劑、△))NOeq\o(→,\s\up7(H2O))HNO3C.氮氣、銨鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽之間的轉(zhuǎn)化構(gòu)成了自然界“氮循環(huán)”的一部分D.實驗室用濃氨水、生石灰制備少量氨氣：NH3·H2O＋CaO=Ca(OH)2＋NH3↑【解析】常溫下，鐵在濃硝酸中能鈍化，可以用鐵制容器來盛裝濃硝酸，A正確；NO不能與水反應(yīng)生成HNO3，B錯誤。4.明代《徐光啟手跡》記載了制備硝酸的方法，其主要流程(部分產(chǎn)物已省略)如下：下列說法錯誤的是(A)A.FeSO4的分解產(chǎn)物X為FeOB.本流程涉及復(fù)分解反應(yīng)C.HNO3的沸點比H2SO4的低D.制備使用的鐵鍋易損壞【解析】據(jù)圖可知FeSO4分解時有SO2和SO3生成，S元素化合價降低，則Fe元素被氧化，X為Fe2O3，A錯誤；H2SO4與KNO3生成HNO3和K2SO4，為復(fù)分解反應(yīng)，B正確；H2SO4與KNO3混合，蒸餾生成HNO3，說明HNO3的沸點比H2SO4低，C正確；硫酸、硝酸均可以和鐵反應(yīng)，所以制備使用的鐵鍋易損壞，D正確。5.(2024·徐州期末)運用多種方式促進氮的循環(huán)轉(zhuǎn)化，具有重要的研究意義。(1)某些生物酶體系可將海洋中的NOeq\o\al(－,2)轉(zhuǎn)化為N2進入大氣層，反應(yīng)過程如下。①過程Ⅰ中，若有1molNOeq\o\al(－,2)參與反應(yīng)，則需要2molH＋。②過程Ⅱ中，發(fā)生反應(yīng)的n(NO)∶n(NHeq\o\al(＋,4))＝1∶1。③過程Ⅰ→Ⅲ總反應(yīng)的離子方程式為NOeq\o\al(－,2)＋NHeq\o\al(＋,4)=N2↑＋2H2O。(2)將NO轉(zhuǎn)化為HNO3脫除，裝置如圖1所示，電極為惰性材料。則正極的電極反應(yīng)式是O2＋4e－＋4H＋=2H2O。圖1(3)石墨烯負(fù)載納米鐵能將污水中的NOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)化為N2，其反應(yīng)機理如圖2所示。為降低水體中氮元素的含量，宜調(diào)節(jié)水體pH為4.2。當(dāng)pH<4.2時，隨pH減小，N2生成量逐漸降低的原因是H＋濃度增大，會生成更多的H，與NH反應(yīng)生成NHeq\o\al(＋,4)，減少N2的生成。圖2【解析】(1)①過程Ⅰ反應(yīng)為NOeq\o\al(－,2)＋e－＋2H＋=NO↑＋H2O,1molNOeq\o\al(－,2)參與反應(yīng)需要2molH＋。②過程Ⅱ反應(yīng)為NO＋NHeq\o\al(＋,4)＋3e－＋2H＋=N2H4＋H2O，反應(yīng)的n(NO)∶n(NHeq\o\al(＋,4))＝1∶1。(2)負(fù)極上NO失電子生成NOeq\o\al(－,3)，正極上O2得電子生成水。(3)降低水體中氮元素的含量，即使N元素以N2形式逸出，由圖可知，N元素存在形態(tài)還有NHeq\o\al(＋,4)，當(dāng)pH<4.2時，隨pH減小，H＋濃度增大，會生成更多的H，與NH反應(yīng)生成NHeq\o\al(＋,4)，減少了N2的生成。6.(2024·海安期末)消除氮氧化物尾氣和水中硝酸鹽造成的氮污染已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點。(1)氧化吸收法酸性條件下，加入NaClO溶液可以氧化N2O、NO和NO2等生成Cl－和NOeq\o\al(－,3)。其他條件一定，N2O轉(zhuǎn)化為NOeq\o\al(－,3)的轉(zhuǎn)化率隨水體溶液初始pH的變化如圖1所示。圖1圖2①在酸性水體中，加入NaClO溶液吸收N2O的離子方程式為4ClO－＋N2O＋H2O=4Cl－＋2NOeq\o\al(－,3)＋2H＋或4HClO＋N2O＋H2O=4Cl－＋2NOeq\o\al(－,3)＋6H＋。②水體溶液初始pH越小，N2O轉(zhuǎn)化率越高。其原因是溶液pH越小，ClO－氧化能力越強，所以N2O轉(zhuǎn)化率越高。③NaClO2/H2O2酸性復(fù)合吸收劑可有效去除NO。復(fù)合吸收劑組成一定時，溫度對NO去除率的影響如圖2。溫度高于60℃后，NO去除率下降的主要原因是溫度升高，H2O2分解速率加快，NO溶解度降低，導(dǎo)致NO去除率下降(2)催化還原法①在W-Cu/Al2O3的催化條件下，使用H2作為還原劑，可將水中的NOeq\o\al(－,3)轉(zhuǎn)化為N2。該反應(yīng)機理分為三步，如圖3所示：第一步：NOeq\o\al(－,3)在Cu表面被還原為NOeq\o\al(－,2)，Cu被氧化為CuO；第二步：NOeq\o\al(－,2)從Cu表面遷移至W的表面；第三步：H2在W表面吸附并解離為活性氫原子(W—H)，W—H將NOeq\o\al(－,2)還原為N2，同時W—H將CuO還原為Cu，自身轉(zhuǎn)化為W，實現(xiàn)Cu和W的催化循環(huán)(補充完整該步反應(yīng)機理)。圖3圖4②若改用Pd-Cu/Al2O3作為還原硝酸鹽過程的催化劑，其催化機理與W-Cu/Al2O3相似。但還原過程中檢測到三種含氮化合物微粒，其濃度變化如圖4所示，在1.5～2.5h過程中，NOeq\o\al(－,3)部分轉(zhuǎn)化為NHeq\o\al(＋,4)的可能原因是Pd—H比W—H的還原性(活性)更強，能將少量的NOeq\o\al(－,2)還原為NHeq\o\al(＋,4)?！窘馕觥?1)③溫度升高，氣體溶