氮2

生产生活中的含氮化合物（2）

1．某校研究性学习小组的同学学习完氮的有关物质的性质之后，对氮元素的氢化物NH3性质的探究。

(1)实验室制取氨气的化学方程式为。

(2)某同学模仿排饱和食盐水收集氯气的方法，想用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气。你认为他能否达到目的？(填“能”或“否”)，理由是。

(3)该小组的同学设计了如图所示的实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)，探究氨气的还原性。

①该装置在设计上有一定缺陷。为保证实验结果的准确性，对该装置的改进措施是

。

②利用改进后的装置进行实验，CuO变为红色物质，无水CuSO4变蓝，同时生成一种无污染的气体。氨气与CuO反应的化学方程式为。

③有同学认为NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含Cu2O。Cu2O在酸性溶液中Cu+歧化生成Cu和Cu2+。请设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O

。

2．氨对人类的生产生活具有重要影响。

（1）氨的定量检测。

水体中氨气和铵根离子(统称氨氮)总量的检测备受关注。利用氨气传感器检测水体中氨氮含量的示意图如下：

① 利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH 溶液的作用：。

② 若利用氨气传感器将1 L 水样中的氨氮完全转化为N 2时，转移电子的物质的量为6×10-4

mol ，则水样中氨氮(以氨气计)含量为mg·L -1。

（2）氨的转化与去除。

微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。下图为MFC 碳氮联合同时去除的氮转化系统原理示意图。

① 已知A 、B 两极生成CO 2和N 2，写出A 极的电极反应式：。

② 用化学用语简述NH 4+

去除的原理：。

3．NH 3是重要的化工原料。

（1）用NH 4Cl 和Ca(OH)2制备NH 3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为 。

（2）某学生用下图装置对NH 3与NaClO 的反应进行实验探究：

A B C D F

资料：氨和次氯酸钠溶液反应能生成肼。肼常温下是无色液体，沸点：113℃，与水混溶，它的水溶液是一种二元弱碱。

①向水中持续通入NH3，未观察到白雾。推测现象中的白雾由N2H4小液滴形成，进行实验：用湿润的红色石蕊试纸检验白雾，试纸变蓝。该实验不能判断白雾中含有N2H4，理由是。

②进一步实验确认了A中生成了N2H4。写出A中反应的化学方程式（N2不参与反应）；此反应中若有5.6L氨气（标准状况下）参加反应，则转移电子的数目为。

4．肼是重要的化工原料。某探究小组利用下列反应制取水合肼(N2H4·H2O)：CO(NH2)2＋2NaOH ＋NaClO＝Na2CO3＋N2H4·H2O＋NaCl。

实验一：制备NaClO溶液

（1）将氯气通入到盛有NaOH溶液的锥形瓶中，锥形瓶中发生反应的离子方程式为_______。实验二：制取水合肼(实验装置如图所示)

控制反应温度，将分液漏斗中的溶液缓慢滴入三颈烧瓶中，充分反应。加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液，收集108～114 ℃馏分。(已知：N2H4·H2O＋2NaClO===N2↑＋3H2O＋2NaCl)

（2）仪器X的名称是___________；分液漏斗中的溶液是___________(填“A”或“B”)；A．NaOH和NaClO混合溶液B．CO(NH2)2溶液

选择的理由是。

实验三：测定馏分中水合肼的质量分数

水合肼具有还原性，被氧化生成氮气。测定水合肼的质量分数可采用下列步骤：

a．称取馏分5.000 g，加入适量NaHCO3固体，经稀释、转移、定容等步骤，配制250 mL溶液。

b．移取25.00 mL溶液于锥形瓶中，加入10 mL水，摇匀。

c．用0.2000 mol·L－1碘溶液滴定至溶液出现微黄色且半分钟内不消失，滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右。记录消耗碘的标准溶液的体积。

d．进一步操作与数据处理。

（3）水合肼与碘溶液反应的化学方程式为_________________________________；

测定过程中，NaHCO3能控制溶液的pH在6.5左右，原因是______________________。（4）滴定时，碘的标准溶液盛放在___________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中；若三次滴定消耗碘的标准溶液的平均体积为18.00 mL，则馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为________(保留三位有效数字)。

5．电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NO x的装置如右图所示(图中电极均为石墨电极)。

（1）若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。

①写出电解时NO2发生反应的电极反应式：。

②若有标准状况下2.24 LNO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H+为mol。（2）某小组在右室装有10 L 0.2 mol/L硝酸，用含NO和NO2(不考虑NO2转化为N2O4)的废气进行模拟电解法吸收实验。

①实验前，配制10 L 0.2mol/L硝酸溶液，需量取mL的密度为1.4 g/mL、质量分数为63%的浓硝酸。

②电解过程中，有部分NO转化为HNO2。实验结束时，测得右室溶液中含3 molHNO3、0.1 molHNO2，同时左室收集到标准状况下28 L H2。计算原气体中NO和NO2的体积比(假设尾气中不含氮氧化物，写出计算过程)。

6．NaNO2因外观和食盐相似，又有咸味，容易使人误食中毒。已知NaNO2能发生如下反应：2NaNO2＋4HI===2NO↑＋I2＋2NaI＋2H2O。

(1)上述反应中氧化剂是____________。

(2)根据上述反应，鉴别NaNO2和NaCl固体。可选用的物质有：①水、②碘化钾淀粉试纸、

③淀粉、④白酒、⑤食醋，你认为必须选用的物质有____________(填序号)。

(3)某厂废液中，含有2%～5%的NaNO2，直接排放会造成污染，下列试剂能使NaNO2转化为不引起二次污染的N2的是____________(填编号)。

A．NaCl B．NH4Cl C．HNO3D．浓H2SO4

(4)请配平以下化学方程式：_______Al＋_______NaNO3＋_______NaOH===_______NaAlO2＋_______N2↑＋______。若反应过程中转移5 mol e－，则生成标准状况下N2的体积为

________L。

7．选择性催化还原(SCR)是在有催化剂的条件下将NOx 转变为N2和H2O，这是目前国外硝酸厂进行尾气治理所普遍采用的一种方法。某校甲、乙两个化学兴趣小组拟验证NO能被氨气还原并测算其转化率。

（一）甲组拟制取活性亚铬酸铜催化剂

亚铬酸铜（Adkin催化剂）是极好的NO催化还原的催化剂，是铜和铬的复合氧化物，成分不固定，如：CuO·Cr2O3等，统称为亚铬酸铜。该组同学取一定量硝酸铜溶液（并加少量硝酸钡作稳定剂）、重铬酸铵溶液与氨水作用得土黄色沉淀，将沉淀物[经测定为：碱式铬

酸铜铵（CuNH4(OH)CrO4 )]过滤

．．。

．．、洗涤，80℃烘干12h，最后焙烧

（1）过滤用到的玻璃仪器有：（选填序号，下同）；焙烧用到的仪器有：。

A．蒸发皿 B．石棉网 C．泥三角 D．烧杯 E．坩埚钳 F．酒精灯

G．玻璃棒 H．漏斗 I．坩埚（部分仪器已略去）

（2）CuNH4(OH)CrO4在295℃分解生成复合的氧化物（催化剂）、氮气及水，该反应的化学方程式: 。

（二）乙组拟用甲组制得催化剂按下列流程进行实验。