人教版选修2第4单元课题1 化肥和农药同步作业.docx
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人教版选修2第4单元课题1化肥和农药同步作业
课题1化肥和农药
一.选择题
1.图为自然界中氮的循环图,有关说法正确的是( )
A.大气中氮主要是指NO2
B.细菌对氮元素的循环有重要作用
C.雷电作用可将氮气直接转化为铵盐
D.人工固氮不能得到硝酸盐
2.利用N2→NH3→NO→NO2→HNO3这一过程制备HNO3,有关上述各物质的叙述中不正确的是( )
A.上述转化过程中某些气体会发生颜色变化
B.可利用Cu与硝酸的反应,将氮元素转化为NO或NO2
C.为使上述各步骤依次发生,必须向每个步骤中提供氧化剂
D.实验室中可以利用Ca(OH)2固体与NH4Cl固体混合加热制备NH3
3.硝酸厂的烟气中含有大量的氮氧化物(NO2),将烟气与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3[Ce中文名“铈”]的混合溶液中实现无害化处理,其转化过程如图所示。
下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ发生反应的离子方程式:
H2+Ce2+═2H++Ce3+
B.x=l时,过程Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:
1
C.处理过程中,混合溶液中Ce3+和Ce2+总数减少
D.该转化过程的实质为NOx被H2还原
4.电催化N2还原制NH3的一种反应机理如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示,下列说法不正确的是( )
A.N2生成NH3是通过多步还原反应实现的
B.两个氮原子上的加氢过程同时进行
C.析氢反应(H*+H*→H2)会影响NH3的生成
D.NH3的及时脱附有利于增加催化剂活性位
5.科学工作者研发了一种SUNCAT的系统,借助锂循环可持续合成氨,其原理如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.过程Ⅰ得到的Li3N的电子式为
B.过程Ⅱ生成W的反应为Li3N+3H2O═3LiOH+NH3↑
C.反应Ⅲ中能量转化的方式是电能转变为化学能
D.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应
6.氮是动植物生长不可缺少的元素,含氮化合物也是重要的化工原料。
自然界中存在如下图所示的氮元素的循环过程,下列说法不正确的是( )
A.过程①“雷电作用”中发生的反应是:
N2+O2═2NO
B.过程③“固氮作用”中,氮气被还原
C.⑤中涉及的反应可能有:
2NO2‑+O2═2NO3‑
D.⑥中涉及的反应可能有:
2NO3﹣+12H+═N2+6H2O
7.下列有关氮及其化合物的实验操作、现象、结论的叙述,正确的是( )
A.铜与浓硝酸反应所得溶液呈绿色,一种解释是溶液中Cu2+的浓度较大,另一种解释是溶液中溶有NO2气体,通过向溶液中加水的操作,不能区别这两种解释
B.加热盛有少量NH4Cl固体的试管,试管底部的固体会逐渐消失,并凝结在试管的中上部,这是因为NH4Cl固体在加热时升华,冷却后凝华所致
C.红热的木炭投入装有浓硝酸的锥形瓶,并将气体产物通入足量澄清石灰水,石灰水变浑浊,一定能说明木炭和浓硝酸能发生化学反应
D.铝箔插入稀硝酸中,无明显现象,是因为铝箔表面被硝酸氧化形成了致密的氧化膜
8.氮是地球上含量丰富的元素,下列关于氮的化合物说法错误的是( )
A.NH3可用于侯氏制碱法制备纯碱
B.NH4Cl与草木灰混合使用会降低肥效
C.“雷雨发庄稼”的原因是生成铵态氮肥
D.一些含氮化合物可作为航天飞机的燃料
9.现有氮及其化合物的转化关系如图,则下列说法错误的是( )
A.路线①②⑤均能表示氮的固定
B.路线②③④是工业生产硝酸的主要途径
C.路线⑤③④是“雷雨发庄稼”的主要途径
D.上述所有反应都是氧化还原反应
10.依据图中氮元素及其化合物的转化关系,判断下列说法中不正确的是( )
A.X是N2O3
B.可用排水法收集NO、NO2气体
C.由NO2→NO,无须另加还原剂也可实现
D.由NH3→N2,从理论上看,NH3可与NO2反应实现
二.填空题
11.人类农业生产离不开氮肥,科学合理使用氮肥,不仅能提高化肥的使用率,而且能够更好地保护环境,请回答下列问题:
(1)将N2转化为含氮化合物的过程称为固氮
①人工固氮,将N2→NH3,N2发生 反应
②自然界固氮,可将少量N2转化为Ca(NO3)2等氮肥,转化途径如下(转化所需试剂及条件已略去):
N2→NO→NO2→HNO3
Ca(NO3)2.写出NO→NO2→HNO3的化学方程式 、 。
将HNO3转化为Ca(NO3)2,列举三种不同类别的化合物M (写化学式)。
(2)科学合理地保存、施用氮肥
①NH4HCO3需阴凉处保存,原因是 (写化学方程式)。
②铵态氮肥不能与碱性肥料混合使用,以NH4Cl为例写出发生反应的离子方程式 。
(3)过渡施用氮肥将导致大气中NH3含量增高,加剧雾霾的形成。
(NH4)2SO4是雾霾的成分之一,其形成过程如图所示(转化所需试剂及条件已略去):
①X可能是 、 。
Y是 。
②尿素CO(NH2)2是一种常用化肥,缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3则尿素中C元素化合价为 。
12.从元素化合价和物质类别两个维度学习、研究物质的性质及转化,是一种行之有效的方法。
以下是氮元素的“价类二维图”的部分信息。
请回答下列问题:
(1)从价态的维度分析,N2具有氧化性又有还原性。
请用一个化学方程式说明N2具有还原性 ;
(2)从价态的维度分析,若要将NH3→N2,下列试剂可行的是 ;
A.H2O2B.NaC.NO2D.NH4Cl
(3)物质X常用于实验室制取氨气,化学反应方程式为 ;
(4)从类别的维度分析,NH3不可用 进行干燥。
A.浓硫酸B.P2O5C.碱石灰D.生石灰
(5)工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸分为三步:
①NH3→NO.反应的化学方程式为 ;
②NO→NO2.反应的实验现象是 ;
③NO2+H2O→HNO3.反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为 。
13.图为氮元素在自然界中的转化关系图,回答下列问题:
(1)图中共表示了 种自然固氮的途径。
(2)“合成氨”的产物NH3是重要的化工原料,可用于制造各种氨肥。
①实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制取氨气,该反应的化学方程式为 。
②下列试剂不能用于干燥NH3的是 (填标号)
A.浓硫酸B.碱石灰C.生石灰D.无水CaCl2
③一种脱氧硫杆菌能够利用土壤中的硫化物来分解硝酸盐,其主要反应原理为:
K2S+KNO3+H2O
N2↑+K2SO4+KOH,该反应的氧化剂 ,生成1molN2转移的电子数为 NA。
(3)汽车尾气中的氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。
汽车排气管装上催化转化器可将有毒的NO和CO转化为无毒的物质,以减少尾气对环境的污染,该反应的化学方程式为 。
解析
一.选择题
1.【解答】解:
A、空气中氮气含量为78%,所以大气中氮主要是指N2,故A错误;
B、由图可知,硝酸盐被细菌分解为氮气进入大气中,所以细菌对氮元素的循环有重要作用,故B正确;
C、雷电作用可将氮气直接转化为NO,经过复杂过程转化为硝酸盐,不能转化为铵盐,故C错误;
D、人工固氮生成氨气,氨气催化氧化生成NO,再与氧气、水反应生成硝酸,硝酸与盐、碱、氧化物等物质反应生成硝酸盐,故D错误;
故选:
B。
2.【解答】解:
A.上述转化过程中,一氧化氮转化为二氧化氮,气体颜色从无色变为红棕色,故A正确;
B.硝酸具有强的氧化性,与铜反应,稀硝酸硝酸被还原为一氧化氮,浓硝酸被还原为二氧化氮,故B正确;
C.变化过程中加入氧化剂,需要元素化合价升高,N2→NH3需要加入氢气还原剂转化,NO2→HNO3加入水生成硝酸,反应过程中二氧化氮自身氧化还原反应,故C错误;
D.实验室可利用氢氧化钙固体与NH4Cl固体混合加热制备NH3,故D正确;
故选:
C。
3.【解答】解:
A.反应I中氢气是还原剂,Ce4+离子是氧化剂,发生反应的离子方程式:
H2+2Ce3+═2H++2Ce2+,故A错误;
B.x=1时,反应方程式:
2NO+4Ce2++4H+=N2+4Ce3++H2O,反应II中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:
2,故B错误;
C.处理过程中,实质为NOx被H2还原,混合溶液中Ce3+和Ce2+总数不变,故C错误;
D.总反应可以看作烟气与H2反应,则该转化过程的实质为NOx被H2还原,故D正确。
故选:
D。
4.【解答】解:
A.N2生成NH3的过程中氮原子结合氢原子,氮元素化合价降低,被还原发生还原反应,N2生成NH3是通过多步还原反应实现的,故A正确;
B.两个氮原子上的加氢过程是分步进行的,故B错误;
C.析氢反应(H*+H*→H2),减少H*,会影响NH3的生成,故C正确;
D.NH3的及时脱附,有利于电催化N2还原制NH3的反应速率,有利于增加催化剂活性位,故D正确;
故选:
B。
5.【解答】解:
A.Li3N为离子化合物,锂离子与氮离子通过离子键结合,其电子式为
,故A正确;
B.反应II是Li3N和H2O反应生成LiOH和NH3,化学方程式为Li3N+3H2O=3LiOH+NH3↑,故B正确;
C.反应III是由LiOH获得了金属Li和氧气和水,故反应III是对LiOH溶液进行了电解,电能转化为化学能,故C正确;
D.反应II是Li3N和H2O反应生成LiOH和NH3,反应中没有元素化合价的变化,不是氧化还原反应,故D错误。
故选:
D。
6.【解答】解:
A.过程①“雷电作用”中发生的反应是氮气和氧气反应生成一氧化氮,N2+O2
2NO,故A正确;
B.过程③“固氮作用”中,氮气变化为铵根离子或氨气,氮元素化合价降低做氧化剂,被还原发生还原反应,故B正确;
C.过程⑤中HNO2会被氧气、微生物继续转化为HNO3,2NO2‑+O2═2NO3‑,故C正确;
D.⑥中涉及的反应是硝酸根离子被还原生成氮气,离子方程式中电荷不守恒,只有盐酸化合价降低,无元素化合价升高,不可能有:
2NO3﹣+12H+═N2+6H2O,故D错误;
故选:
D。
7.【解答】解:
A、加水稀释绿色溶液,由于溶液浓度变小,溶液的颜色会变化,但加水后气体的溶解量加大,溶液的颜色也会发生变化,所以向溶液中加水的操作,不能区别判断,故A正确;
B、加热盛有少量NH4Cl固体的试管,试管底部的固体会逐渐消失,并凝结在试管的中上部,这是因为NH4Cl固体在加热时分解生成氨气和HCl气体,冷却后氨气和HCl气体又化合生成氯化铵,不是氯化铵的升华和凝华,升华和凝华是物理变化,解释错误,故B错误;
C、红热的木炭和浓硝酸反应生成二氧化氮、二氧化碳和水,二氧化氮和水反应生成硝酸、一氧化氮,酸性条件下,二氧化碳不能使澄清石灰水变浑浊,操作、现象错误,故错误;
D、Al与稀硝酸发生氧化还原反应生成硝酸铝、NO和水,现象、解释均不合理,Al遇浓硝酸常温发生钝化,且Al表面有氧化膜与硝酸反应现象不明显,故D错误;
故选:
A。
8.【解答】解:
A.合成氨工业的产品氨气,可用于侯氏制碱法制备纯碱,氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳气体生成碳酸氢钠晶体,加热分解得到碳酸钠,故A正确;
B.铵态氮肥能够和K2CO3发生相互促进的水解反应生成氨气,氨气挥发,使氮肥损失,故B正确;
C.由放电条件下,空气中的氧气和氮气化合生成了氮的氧化物,氮的氧化物再经过各种复杂的化学变化,最后生成了易被农作物吸收的硝酸盐,硝酸盐为氮肥,所以雷雨给庄稼施加了氮肥,故C错误;
D.航天飞机的燃料可以是肼N2O4等一些含氮化合物可作为航天飞机的燃料,故D正确;
故选:
C。
9.【解答】解:
A.反应①是氮气和氢气合成氨为氮的固定,②是氨气和氧气催化氧化发生的反应不是氮的固定,⑤是氮气和氧气放电生成一氧化氮属于氮的固定,故A错误;
B.根据工业上生成硝酸的路径:
合成氨→氨的催化氧化→一氧化氮转化为二氧化氮→二氧化氮和水反应获得硝酸,所以路线①②③是工业生产硝酸的主要途径,故B正确;
C.氮气和氧气在雷电作用下生成一氧化氮,一氧化氮会迅速被氧气氧化为二氧化氮,二氧化氮和水反应获得硝酸,即路线ⅠⅡⅢ是雷电固氮生成硝酸的主要途径,故C正确;
D.上述过程的反应合成氨、氨的催化氧化、一氧化氮转化为二氧化氮、二氧化氮和水反应中都有元素化合价变化,都属于氧化还原反应,故D正确。
故选:
A。
10.【解答】解:
A.根据图示可知,X为氧化物,化合价为+5价,其化学式为N2O5,故A错误;
B.NO可用排水法收集,而NO2与水反应,不能用排水法收集,故B错误;
C.NO2与水反应生成NO和硝酸,该反应中NO2既是氧化剂又是还原剂,无须另加还原剂也可实现,故C正确;
D.氨气、二氧化氮中N元素化合价分别为﹣3、+4,氮气中N的化合价为0价,从化合价变化角度分析,NH3可与NO2反应生成N2,故D正确;
故选:
AB。
11.【解答】解:
(1)①N2→NH3,N的化合价由0变为了﹣3,则N2作氧化剂,发生还原反应,
故答案为:
还原;
②NO→NO2的化学方程式为:
2NO+O2=2NO2;NO2→HNO3的化学方程式为:
3NO2+H2O=2HNO3+NO;HNO3
Ca(NO3)2,M可以是CaO、Ca(OH)2、CaCO3,
故答案为:
2NO+O2=2NO2;3NO2+H2O=2HNO3+NO;CaO、Ca(OH)2、CaCO3;
(2)①NH4HCO3需阴凉处保存,是因为该物质对热不稳定,受热易分解,相关的化学方程式为:
NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O,
故答案为:
NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O;
②铵盐与碱混合会反应生成氨气,降低肥效,铵态氮肥不能与碱性肥料混合使用,该离子方程式为:
NH4++OH﹣=NH3↑+H2O,
故答案为:
NH4++OH﹣=NH3↑+H2O;
(3)①根据图可知,Y为H2SO4;在自然环境中,SO2变为H2SO4的途径有两种:
I.SO2
SO3
H2SO4,II.SO2
H2SO3
H2SO4,故X为SO3或H2SO3,
故答案为:
SO3、H2SO3;H2SO4;
②尿素CO(NH2)2缓慢与H2O发生非氧化还原反应释放出NH3,说明尿素中N呈﹣3价,由于O呈﹣2价,H呈+1价,化合价代数和为0,故可算得C呈+4价,
故答案为:
+4。
12.【解答】解:
(1)和氧气反应:
N2+O2
2NO,可说明N2具有还原性,
故答案为:
N2+O2
2NO;
(2)若要将NH3→N2,氮元素化合价﹣3价升高为0价,需要加入氧化剂实现变化,
A、H2O2可以氧化氨气生成一氧化氮,可以实现变化,故A正确;
B、Na是金属单质为还原剂,不能实现上述变化,故B错误;
C、NO2是氧化剂能氧化氨气生成氮气,故C正确;
D、NH4Cl和氨气不反应,故D错误;
故答案为:
AC;
(3)实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制取氨气,生成氯化钙、氨气和水,反应的化学方程式为:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2H2O+2NH3↑,
故答案为:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2H2O+2NH3↑;
(4)氨气是碱性气体,
A、浓硫酸和氨气反应,不能干燥氨气,故A正确;
B、P2O5和氨气反应,不能干燥氨气,故B正确;
C、碱石灰是氢氧化钠和氧化钙固体,故C错误;
D、生石灰可以干燥氨气,故D错误;
故答案为:
AB;
(5)①NH3→NO是氨气的催化氧化反应,反应的化学方程式为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O,
故答案为:
4NH3+5O2
4NO+6H2O;
②NO→NO2实验现象是无色气体和氧气反应生成的气体为红棕色气体二氧化氮,
故答案为:
无色气体变为红棕色;
③二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮,反应的化学方程式:
3NO2+H2O=2HNO3+NO,氮元素化合价+4价升高为+5价,降低为+2价,氧化产物与还原产物物质的量之比为2:
1,
故答案为:
2:
1。
13.【解答】解:
(1)氮的固定是游离态氮元素变化为化合态氮元素,包括人工固氮和自然固氮,图中由氮气单质形成含氮化合物的途径有4条,其中闪电固氮和豆科植物的根瘤菌固氮是自然固氮,合成氨是人工固氮,汽车尾气是制造污染,所以有2种自然固氮的途径,
故答案为:
2(或二或两);
(2)①实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制取氨气,生成氯化钙、氨气和水,反应的化学方程式为:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2H2O+2NH3↑,
故答案为:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2H2O+2NH3↑;
②A.浓硫酸和氨气反应,不能干燥氨气,故A选;
B.碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物,可以干燥氨气,故B不选;
C.氧化钙可以干燥氨气,故C不选;
D.氨气能与无水CaCl2生成Ca(NH3)8Cl2,无水CaCl2不能干燥氨气,故D选;
故答案为:
AD;
③反应K2S+KNO3+H2O
N2↑+K2SO4+KOH中,N的化合价降低5×2=10,S的化合价升高8,根据化合价升降守恒得到方程式为5K2S+8KNO3+4H2O
4N2↑+5K2SO4+8KOH,其中KNO3中N元素化合价降低,所以KNO3为氧化剂,反应中共转移40个电子,即生成4molN2转移电子40mol,则1molN2转移电子10mol,电子数为10NA,
故答案为:
KNO3;10;
(3)催化转化器可将有毒的NO和CO转化为无毒的物质,即生成N2和CO2,化学方程式为2NO+2CO
N2+CO2,
故答案为:
2NO+2CO
N2+CO2。
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