2019-2020年人教版选修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NO x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SUNCA T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：2 NO2‑+O2═2 NO3‑
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→HNO3Ca（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．Na C．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N A。

（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NO x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NO x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+O22NO，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HNO3，2 NO2‑+O2═2 NO3‑，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；HNO3Ca（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：NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O，
故答案为：NH4HCO3NH3↑+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．SO2SO3H2SO4，II．SO2H2SO3H2SO4，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+O22NO，可说明N2具有还原性，故答案为：N2+O22NO；
（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）2CaCl2+2H2O+2NH3↑，
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+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+5O24NO+6H2O，
故答案为：4NH3+5O24NO+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）2CaCl2+2H2O+2NH3↑，
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+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+4H2O4N2↑+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10N A，
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。