1、氮的循环 氮气及其氧化物的性质和应用1.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如图表示。下列关于海洋氮循环的说法正确的是()A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化B.海洋中的氮循环属于固氮作用的是C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与D.向海洋中排放含N的废水会影响海洋中N的含量【解析】选D。由题图可知,海洋中的氮循环起始于氮的还原,反应得到铵根离子最后通过硝化作用得到硝酸根离子,因此海洋中的氮循环属于固氮作用的是,A、B项错误;反硝化作用是指反硝化细菌在缺氧条件下将硝酸盐转变为氮气的过程,不一定有氧气参与,C项错误;由题图可知,硝酸根离子增多,反硝化作用增强
2、,向海洋中排放含N的废水会影响海洋中N的含量,D项正确。2.一氧化氮是生物体内的一种重要信号分子,参与调控了众多生物学过程,关于NO的叙述正确的是()NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物NO是亚硝酸的酸酐NO可以是某些含高价氮物质还原的产物NO是无色气体,在空气中可变为红棕色A.全部B.C.D.【解析】选B。NO中氮元素的化合价处于中间价态,它可以是还原产物,如HNO3NO,也可以是氧化产物,如NH3NO;HNO2的酸酐是N2O3;NO是无色气体,可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。【归纳提升】NO知识再拓展(1)验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气),无色气体变为红棕色
3、。(2)NO与血红蛋白结合使人中毒,中毒原理与CO类似。(3)氮的氧化物都有毒,其中NO2与N2O4存在下列平衡:2NO2N2O4。氮氧化物溶于水的定量判断3.如图所示,将相同条件下的m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水槽中且盛满水的试管内,充分反应后,试管内残留体积的气体,该气体与空气接触后立即变为红棕色。则m与n的比值为()A.32B.23C.83D.38【解析】选C。该过程中发生的反应为4NO+3O2+2H2O4HNO3,剩余气体与空气接触后立即变为红棕色,说明剩余气体为NO,则可知体积的NO与n体积的氧气恰好完全反应,由方程式得关系式4= 3n,解得mn=83。氮氧化物溶于水的问题分
4、析无论是单一气体(NO2),还是NO、NO2、O2中的两者的混合气体,反应的实质是3NO2+H2O2HNO3+NO,2NO+O22NO2,故若有气体剩余只能是NO或O2,不可能是NO2。(1)若NO和O2通入水中,总关系式为4NO+3O2+2H2O4HNO3(43)。(2)若NO2和O2通入水中,总关系式为4NO2+O2+2H2O4HNO3(41)氮氧化物污染及其防治方法4.(2020大连模拟)随着我国汽车年销量的大幅增加,空气环境受到了很大的污染。汽车尾气装置中,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,下列说法正确的是()A.反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物B.汽车尾气的主要污染成分
5、包括CO、NO和N2C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应D.催化转化总化学方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2【解析】选D。A项,反应中NO、O2均为氧化剂,N2为还原产物;B项,N2不是污染成分;C项,NO与O2没有催化剂存在下就可以发生反应。5.氮氧化合物(用NOx表示)是大气污染的重要因素,根据NOx的性质特点,开发出多种化学治理氮氧化合物污染的方法。(1)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如,4NH3+6NO5N2+6H2O,写出氨气转化NO2的化学方程式_,氧化产物与还原产物的质量之比为_。(2)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。NO2被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其
6、物质的量之比为11,写出该反应的化学方程式:_。NO与NO2按物质的量之比11被足量NaOH溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式是_。【解析】(1)NH3和NO2反应生成N2和H2O,氧化产物与还原产物均为N2,其质量之比是43。(2)生成两种钠盐,必须是NO2的歧化反应,依据量的关系可知两种盐分别为NaNO3和NaNO2。NO中氮的化合价为+2价,NO2中氮的化合价为+4价,二者11 混合时与NaOH反应生成一种钠盐,依据电子守恒可知,钠盐中氮的化合价为+3,即为NaNO2。答案:(1)8NH3+6NO27N2+12H2O43(2)2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2ONaNO2【归纳提升】常见的NOx尾气处理方法(1)催化转化法在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2),或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。(2)碱液吸收法2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2ONO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)n(NO)。一般适合工业尾气中NOx的处理。
