- 氮气的化学性质
- 共19题
18． 氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。
（1）海洋中的氮循环起始于氮的固定，其中属于固氮作用的一步是__________（填图中数字序号）。
（2）下列关于海洋氮循环的说法正确的是_________（填字母序号）。
a． 海洋中存在游离态的氮
b． 海洋中的氮循环起始于氮的氧化
c． 海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
d． 向海洋排放含NO3-的废水会影响海洋中NH4+的含量
（3）有氧时，在硝化细菌作用下，NH4+可实现过程④的转化，将过程④的离子方程式补充完整：
NH4+ + 5O2 === 2NO2- + H+ +_________+_________
（4）有人研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响，下表为对10 L人工海水样本的监测数据：
硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是_________，在最佳反应温度时，48 h内去除氨氮
反应的平均速率是_________mg·L-1·h-1。
（5）为了避免含氮废水对海洋氮循环系统的影响，需经处理后排放。下图是间接氧化工业废水中氨氮（NH4+）的示意图。
① 结合电极反应式简述间接氧化法去除氨氮的原理：_________________。
② 若生成H2和N2的物质的量之比为3:1，则处理后废水的pH
将_________（填“增大”、“不变”或“减小”），请简述理由：__________________。
正确答案
（1）②
（2） ad
（3）4NH4+ + 5O2 === 2NO2- + 6H+ + N2O + 5H2O
（4）25℃ 1．125
（5）① 阳极反应Cl- -2e- = Cl2 产生的Cl2氧化废水中的NH4+释放出N2
② 减小，理由：电路中通过相同电量时，若生成n （H2）:n （N2）=3:1，则阳极产生的H+比阴极消耗的H+多。
解析
（1）由图中信息可以看出海洋中的氮循环中属于固氮作用的一步是将N2转化为NH4+的过程，所以是图中的序号②；
（2）同样由图中信息可以看出海洋中存在游离态的氮，所以a正确；且由于向海洋排放含NO3-的废水会反硝化生成N2，而N2可以转化为NH4+，进而影响海洋中NH4+的含量,d正确；海洋中的氮循环起始于N2转化为NH4+的过程，这个过程是氮的还原过程，b错误，海洋中的反硝化作用一定是发生了氧化反应，但是不一定有氧气的参与，c错误；
（3）5个O2反应要转移20个电子，而2NH4+ 转化为2NO2- 转移12个电子，所以还有8个电子则一定有2个 N2O生成，再根据电荷守恒和原子守恒配平并补充H+,即离子方程式为：4NH4+ + 5O2 === 2NO2- + 6H+ + N2O + 5H2O ；
（4）由图中信息可以看出25℃时硝化细菌去除氨氮时氨氮含量最低，所以硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是25℃；在25℃时，48 h内去除氨氮反应的质量为=1008-468=540mg，所以反应速率=[540mg÷(10L)]÷48h=1.125mg·L-1·h-1；
（5）①由图中信息可以看出阳极有Cl2产生，所以阳极的电极反应为：Cl- -2e- = Cl2 ，而废水中的NH4+具有还原性，可以被Cl2氧化N2释放出；
②当电路中通过相同电量时，生成n (H2):n (N2)=3:1，则阳极产生的H+比阴极消耗的H+多，所以溶液中H+浓度增大，则溶液的pH减小；
考查方向
以氮元素在海洋中的循环为载体，考查有关图表信息、氮的固定、离子型氧化还原反应方程式的配平、实验条件的控制、反应速率的计算、电化学原理的应用和计算等。
解题思路
（1）由图中信息可以看出海洋中的氮循环中属于固氮作用的一步是将N2转化为NH4+的过程；
（2）同样由图中信息可以看出海洋氮循环的说法正确的是_______（填字母序号）。
a．海洋中存在游离态的氮
b．海洋中的氮循环起始于氮的氧化
c．海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
d．向海洋排放含NO3-的废水会影响海洋中NH4+的含量
（3）4NH4+ + 5O2 === 2NO2- + 6H+ + N2O + 5H2O
（4）25℃ 1．125
（5）① 阳极反应Cl- -2e- = Cl2 产生的Cl2氧化废水中的NH4+释放出N2
② 减小，理由：电路中通过相同电量时，若生成n （H2）:n （N2）=3:1，则阳极产生的H+比阴极消耗的H+多。
易错点
不能准确观察和整合题给信息；配平方程式时不能有效使用电荷守恒进行配平；不能根据电子守恒分析电极反应中H+的变化，进而分析pH 的变化。
知识点
14．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，在一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)
正确答案
解析
A．从图中可以看出，随反应进行反应物浓度减小，而正反应速率增大，说明体系温度升高，故正反应是放热反应，所以A正确；B．因为随反应进行反应物浓度减小，故反应物浓度：a点大于b点，b点大于c点，即a>b>c，所以B错误；C．反应在c点，反应速率仍在变化，说明反应仍在进行，故未达到平衡状态，所以C错误；D．在恒温恒容容器中，热量可以散失，所以平衡后容器的温度低于绝热恒容密闭容器中的温度，则在恒温恒容容器中反应进行程度大，SO2的转化率大，所以D错误。
考查方向
解题思路
A．因为随反应进行反应物浓度减小，而正反应速率增大，说明体系温度升高，故正反应是放热反应；B．因为随反应进行反应物浓度减小，故反应物浓度：a点大于b点，b点大于c点；C．反应在c点，反应速率仍在变化，说明反应仍在进行，故未达到平衡状态，D．若在恒温恒容容器中，以相同的投料进行该反应，平衡后容器的温度低于绝热恒容密闭容器中的温度，则在恒温恒容容器中反应进行程度大，SO2的转化率大。
易错点
绝热恒容密闭容器中的温度随着反应的进行要发生变化。
知识点
6.下列关于氮的固定的说法错误的是
正确答案
解析
氮的固定是将游离态的氮转化成化合态的氮，因此必然发生氧化还原反应，自然界的固氮可以转化成氮的氧化物或铵态氮，因此氮元素的化合价在固定过程中极可能别氧化也可能被还原。故选择C
考查方向
解题思路
准确把握氮的固定概念
易错点
概念认知错误
知识点
9．下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是（ ）
ANO2通入水中：3NO2＋H2O===2H＋＋2NO＋NO
B用两个铜电极电解CuSO4溶液：2Cu2＋＋2H2O
CSO2通入FeCl3溶液中：SO2＋Fe3＋＋2H2O===SO＋Fe2＋＋4H＋
D过量的CO2通入NaAlO2溶液中：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO
正确答案
解析
A．NO2通入水中离子方程式为：3NO2+H2O═2H++2NO3-+NO，故A正确；
B．用两个铜电极电解CuSO4溶液，阳极铜失电子生成铜离子，阴极氢离子得到电子生成氢气，反应的化学方程式：Cu+2H2O
C．SO2通入FeCl3溶液中：SO2+2Fe3++2H2O═SO42-+2Fe2++4H+，故C错误；
D．过量的CO2通入NaAlO2溶液中生成氢氧化铝和碳酸氢钠：AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-，故D错误；
故选A。
考查方向
解题思路
A．NO2通入水中离子方程式为：3NO2+H2O═2H++2NO3-+NO；
B．用两个铜电极电解CuSO4溶液，阳极铜失电子生成铜离子，阴极氢离子得到电子生成氢气，反应的化学方程式：Cu+2H2O
C．SO2通入FeCl3溶液中：SO2+2Fe3++2H2O═SO42-+2Fe2++4H+；
D．过量的CO2通入NaAlO2溶液中生成氢氧化铝和碳酸氢钠：AlO2-+CO2+2H2O═Al(OH)3↓+HCO3-；
易错点
本题考查了离子方程式正误判断，明确物质的性质是解本题关键，再结合氧化还原反应、物质的溶解性、溶液的酸碱性等知识点来解答，易错选项是D，要考虑过量的CO2，为易错点。
知识点
氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物有多种方法。
25.硝酸厂常用催化还原法处理尾气：催化剂存在时用
已知：
则H2还原NO2生成水蒸气反应的热化学方程式是 。
26.NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。发生的化学反应是2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) 
27.利用ClO2氧化氮氧化物反应过程如下：NO 
28.工业废气中含有的NO2还可用电解法消除。用NO2为原料可制新型绿色硝化剂N2O5。制备方法之一是先将NO2转化为N2O4，然后采用电解法制备N2O5，如图。Pt（甲）为 极，电解池中生成N2O5的电极反应式是 。
正确答案
1；4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1034.9kJ·mol-1
解析
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1，
②N2(g)+2O2(g) =2NO2(g) ΔH=+67.7kJ·mol-1，
由①×2-②得：4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1×2-67.7kJ·mol-1=-1034.9kJ·mol-1，
故答案为：4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1034.9kJ·mol-1；
考查方向
氮的氧化物的性质及其对环境的影响；用盖斯定律进行有关反应热的计算；电解原理。
解题思路
根据盖斯定律来写热化学方程式；
易错点
本题涉及热化学方程式、化学平衡移动、化学计算、电解原理等知识点，题目难度较高。
正确答案
增大NH3浓度(或减小压强、降低温度)
解析
增大NH3浓度、减小压强、降低温度平衡正向移动，氮氧化物的转化率增大，故答案为：增大NH3浓度（或减小压强、降低温度）；
考查方向
氮的氧化物的性质及其对环境的影响；用盖斯定律进行有关反应热的计算；电解原理。
解题思路
根据增大NH3浓度、增大压强、降低温度平衡正向移动，氮氧化物的转化率增大；
易错点
本题涉及热化学方程式、化学平衡移动、化学计算、电解原理等知识点，题目难度较高。
正确答案
2NO2+4Na2SO3=N2+4Na2SO4 67.5
解析
二氧化氮具有氧化性，能氧化Na2SO3生成Na2SO4，本身被还原成氮气，方程式为2NO2+4Na2SO3═N2+4Na2SO4，故答案为：2NO2+4Na2SO3═N2+4Na2SO4；由2NO+ClO2+H2O═NO2+HNO3+2HCl，2NO2+4Na2SO3═N2+4Na2SO4得： 2ClO2 ～N2 135g 22.4L67.5g 11.2L所以共消耗ClO267.5g，故答案为：67.5；
考查方向
氮的氧化物的性质及其对环境的影响；用盖斯定律进行有关反应热的计算；电解原理。
解题思路
根据二氧化氮具有氧化性，能氧化Na2SO3生成Na2SO4，本身被还原成氮气；通过化学方程式建立关系式然后计算；
易错点
本题涉及热化学方程式、化学平衡移动、化学计算、电解原理等知识点，题目难度较高。
正确答案
阳极 N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+
解析
从电解原理来看，N2O4制备N2O5为氧化反应，则N2O5应在阳极区生成，反应式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，故答案为：阳；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+。
考查方向
解题思路
由N2O4制取N2O5需要是去电子，所以N2O5在阳极区生成。
易错点
本题涉及热化学方程式、化学平衡移动、化学计算、电解原理等知识点，题目难度较高。
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