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2025届高中化学全程复习学案全套23氮及其化合物的转化 环境保护
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这是一份2025届高中化学全程复习学案全套23氮及其化合物的转化 环境保护，共10页。学案主要包含了教考衔接，对点演练，要点归纳，师说·助学，典题示例等内容，欢迎下载使用。
1.能从物质类别、氮的化合价变化理解氮及其化合物的转化关系。
2．能从含氮物质的性质和转化的视角解释生产、生活中的相关现象。
考点 氮及其化合物的转化
1.氮在自然界中的循环
2．氮元素的“价类二维图”
3．氮及其化合物的转化关系
说明：箭头指出可体现物质的性质，指向可寻找该物质的制备方法。
感悟：
【教考衔接】
典例1 研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是( )
A．雾和霾的分散剂相同
B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关
典例2 氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：
将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
【对点演练】
考向一 氮在自然界中的循环
1．[2024·广州白云中学校考]认识和研究自然界的元素循环有重要意义，海洋中无机物循环的过程如图所示，下列说法正确的是( )
A．海洋中不存在游离态的氮
B．在反硝化细菌作用下，NO-2发生还原反应生成N2
C．②④中含氮物质的转化属于氮的固定
D．向海洋中排放含NO-2的废水不会影响NH+4的含量
2．[2024·江苏启东调研]下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是( )
A．①和②均属于氮的固定
B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环
C．④中每生成1 ml NO-3，消耗2 ml O2
D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和氧化
3．[2024·河南信阳段考]氮元素在自然界的循环影响着地球上生物圈的平衡与发展。下图为氮循环中的部分转化过程，下列说法中正确的是 ( )
A．氮氧化物会形成酸雨和光化学烟雾
B．升高温度，反应1的反应速率一定增大
C．反应1断键吸收的能量大于成键放出的能量
D．反应2的化学方程式为2NH3＋O22NO＋3H2
考向二 氮及其化合物的转化与物质推断
4．下图是某元素的价一类二维图。其中X是一种强碱，G为正盐，通常条件下Z是无色液体，D的相对分子质量比C小16，各物质转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．A的水溶液显碱性
B．D为一种红棕色气体
C．B和F能发生复分解反应生成盐
D．F在一定条件下可直接与Y反应生成D
5．下列关系图中，A是一种正盐，B是气态氢化物，C是单质，F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他产物及反应所需条件均已略去)，当X是强碱时，过量的B跟Cl2反应除生成C外，另一产物是盐酸盐。
下列说法不正确的是( )
A．当X是强酸时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F可能是H2SO4
B.当X是强碱时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F是HNO3
C．当X是强酸时，C在常温下是气态单质
D．B和Cl2的反应为氧化还原反应
6．A、B、C、D是短周期元素形成的四种气体单质。E、F均为气体，且F为红棕色。有关的转化关系如下图所示(反应条件均已略去)
请回答下列问题：
(1)D的化学式为________________。
(2)反应③的离子方程式为________________。
(3)Y和E在一定条件下可反应生成B和Z，这是一个具有实际意义的反应，可消除E对环境的污染，该反应的化学方程式为________________________________。
考向三 氮及其化合物的转化与物质制备
7．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如图：
硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是( )
A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体
C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率
D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3
8．氨基甲酸铵(NH2COONH4)易分解，易水解，难溶于CCl4。某小组设计如图所示装置制备氨基甲酸铵。
已知：2NH3 (g)＋CO2(g)⇌NH2COONH4 (s) ΔH＜0
下列分析错误的是( )
A．A装置的优点是能够随时控制反应的发生和停止
B．装置B、C、E中试剂可分别为饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸、P2O5固体
C．装置D使用冰水浴
D．装置F中所用试剂可为NH4Cl与熟石灰
微专题9 绿色化学与环境保护
【要点归纳】
1．常见的大气污染物及其危害
2.六大工业尾气的主要成分
【师说·助学】 尽管CO2能造成温室效应，但CO2不属于空气污染物。
3．环境保护
(1)空气质量日报：主要包括“空气污染指数”“空气质量级别”“首要污染物”。
(2)三废污染：是指废水、废气、废渣。
(3)环保措施
①工业废气携带颗粒物的回收利用。
②工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。
③回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。
4．绿色化学
(1)核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。
(2)最高目标：原子利用率为100%，即反应物中的原子全部转化为期望的最终产品。
【典题示例】
典例 [2021·全国乙卷，7]我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、 实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是( )
A．将重质油裂解为轻质油作为燃料
B．大规模开采可燃冰作为新能源
C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D．研发催化剂将CO2还原为甲醇
【对点演练】
考向一 化学与环境
1．2022北京冬奥会是我国提出“2030碳达峰、2060碳中和”目标后的首个世界级体育盛会，冬奥会承诺碳排放将全部中和。下列技术中不能促进碳中和的是( )
A．在火力发电中，对烟尘采用脱硫除尘处理减少空气污染
B．张北风电、太阳能发电实现绿色用电
C．“平原用电、山地用氢”的原则，在各赛区推广电动汽车、氢燃料电池汽车
D．中科院首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头全合成
2．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5×10－6 m的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤等)。下列有关说法正确的是( )
A．PM2.5又称可入肺颗粒物，对人体健康无害
B．PM2.5在空气中一定能产生丁达尔效应
C．开发利用新能源，实施“低碳经济”，可减少PM2.5的产生
D．PM2.5中含有的铅、铬、砷等元素均为主族元素
考向二 绿色化学——高考命题新宠儿
3．(融合可持续发展)化学在资源利用、环境保护等与社会可持续发展密切相关的领域发挥着积极作用。下列做法与社会可持续发展理念相违背的是 ( )
A．改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放
B．开发利用可再生能源，减少化石燃料的使用
C．研发可降解高分子材料，减少“白色污染”
D．过度开采矿物资源，促进地方经济发展
4．(融合实验细节)下列符合化学实验“绿色化学”的有( )
①在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水 ②在铜与浓硫酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝 ③将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
5．(融合反应类型)在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率100%，不产生其他有毒物质，预防污染即防患于未然，从根本上消除污染。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是 ( )
①置换反应 ②化合反应 ③分解反应
④取代反应 ⑤加成反应 ⑥加聚反应
A．①②⑤ B．②⑤⑥
C．只有⑤⑥ D．只有④
6．(融合物质制备)近年来，冠以“绿色”的新概念不断产生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等，这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表述。“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是( )
7．(融合元素守恒)在绿色化学工艺中，理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子的利用率为100%，在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要的反应物有( )
A．CO2和H2O B．CO和CH3OH
C．CH3OH和H2 D．CO2和H2
▭〖温馨提示：请完成课时作业23〗
第23讲 氮及其化合物的转化 环境保护
考点
突破·关键能力
教考衔接
典例1 解析：NH3参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C错误；雾和霾的分散剂都是空气，A正确；雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵，B正确；过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D正确。
答案：C
典例2 解析：由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2”，结合实验条件可知反应为8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O，NO2为红棕色气体，发生反应后变成无色气体，因此现象为红棕色气体逐渐变浅。反应后气体分子数减少，Y管中的压强小于外压，因此产生倒吸现象。
答案：①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH3＋6NO27N2＋12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压
对点演练
1．解析：根据图示可知，海洋中存在氮气，即含游离态的氮，A错误；在反硝化细菌作用下，NO2-转化生成N2，N元素化合价降低，被还原，B正确；氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮元素，图示中，②属于氮的固定，但④只是化合态氮元素转化为化合态氮元素，不属于氮的固定，C错误；向海洋中排放含NO2-的废水后，经过反硝化细菌作用可转化为氮气，氮气再经过反应②转化为NH4+，会影响NH4+的含量，D错误。
答案：B
2．解析：反应①将N2转化为NO，属于氮的固定，反应②属于植物固氮，A正确；由图示知，氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；反应④是O2将NH3氧化为NO3-，N化合价由－3价升高到＋5价，即生成1 ml NO3-失去8 ml电子，根据得失电子守恒可知每生成1 ml NO3-需要消耗2 ml O2，C正确；反应③中NO被氧化为NO3-，反应⑤中NO3-被还原为N2，D错误。
答案：D
3．解析：氮氧化物会形成酸雨和光化学烟雾，A项正确；升高温度，催化剂的活性可能降低，反应1的速率不一定增大，B项错误；合成氨反应为放热反应，断键吸收的能量小于成键放出的能量，C项错误；根据图示，反应2是氨气在催化剂b作用下与氧气反应生成了NO，同时应该生成H2O，氨气不可能被氧化生成氢气，D项错误。
答案：A
4．解析： 若Y为氧气、Z为水，结合转化关系及X为强碱、G为正盐可知：G为铵盐，F为氨气，E为氮气，D为一氧化氮，C为二氧化氮，B为HNO3，A为硝酸盐。A属于强酸强碱盐，溶液显中性，A错误；D为一氧化氮，是无色气体，B错误；硝酸和氨气生成硝酸铵，属于化合反应，C错误；氨气和氧气在一定条件下可以反应生成一氧化氮和水，D正确。
答案： D
5．解析：当X是强碱时，和强碱反应产生的气态氢化物B可判断为NH3，则A为铵盐，过量的B跟Cl2反应生成的盐酸盐是NH4Cl，则C为N2，由此判断D为NO、E为NO2、F为HNO3；A和强酸反应生成的B能被Cl2氧化，且生成的C能被O2连续氧化，在常见的物质中可考虑A为硫化物，所以，当X是强酸时，A、B、C、D、E、F可分别为(NH4)2S、H2S、S、SO2、SO3、H2SO4，故A、B正确，C错误；B是氨气或硫化氢，氨气与Cl2反应生成氯化铵和氮气，硫化氢和氯气反应生成硫单质和氯化氢，因此B与氯气的反应是氧化还原反应，故D正确。
答案：C
6．解析： (1)本框图突破口之一是“白烟”，是挥发性酸和氨气相遇后的产物，由此可推知D是H2，突破口之二是“红棕色气体”，F应为NO2，反推可知E为NO，C为O2，Z为H2O，Y为NH3，X为HCl，G为HNO3。(3)中涉及反应是氧化还原反应中的归中反应。
答案：(1)H2
23NO2+H2O===2H++2NO3-＋NO
(3)4NH3＋6NO一定条件===== 5N2＋6H2O
7．解析：硝酸是强氧化性酸，BaSO3固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成NO，B错误。
答案：B
8．解析：A装置为碳酸钙与盐酸反应制备CO2的简易装置，该装置的优点是能够随时控制反应的发生和停止，A正确；氨基甲酸铵易水解，进入装置D的气体必须是干燥纯净气体，左侧装置B、C试剂可分别为饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸，制备纯净干燥的CO2，装置F可用NH4Cl与熟石灰制备氨气，E中试剂需干燥氨气，可以选用碱石灰，但不能选用P2O5固体，B错误、D正确；制备氨基甲酸铵的反应为放热反应，制得的物质易分解，所以装置D需降温，使用冰水浴，C正确。
答案：B
微专题9
典题示例
典例 解析：无论是重质油还是轻质油，燃烧时均会产生大量CO2，不能减少CO2的排放量，不能促进碳中和，A项错误；可燃冰中的甲烷燃烧也会产生大量的CO2，B项错误；减少煤燃烧产生的污染与碳中和无关，C项错误；将CO2转化为甲醇可促进碳中和，D项正确。
答案：D
对点演练
1．解析：在火力发电中，对烟尘采用脱硫除尘处理减少空气污染主要是减少二氧化硫的排放量，与二氧化碳排放量无关，故A错误；张北风电、太阳能发电实现绿色用电，减少因火力发电而产生的二氧化碳，故B正确；“平原用电、山地用氢”的原则，在各赛区推广电动汽车、氢燃料电池汽车，减少了汽油燃烧生成的二氧化碳的排放量，故C正确；中科院首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头全合成，有利于二氧化碳的减少，故D正确。
答案：A
2．解析： PM2.5粒子半径小，易附带有毒、有害物质，且在大气中停留时间长，因而对人体健康有害，A项错误；PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，颗粒物直径不一定在胶体粒子直径(1～100 nm)的范围内，因而在空气中不一定能产生丁达尔效应，B项错误；铅、砷等元素为主族元素，铬为副族元素，D项错误。
答案： C
3．解析：改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放，A项正确；开发利用太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生能源，可以减轻温室效应的压力，符合绿色化学理念，B项正确；“白色污染”在土壤和水体中富集可长期影响农作物的生长、海洋渔业等，研发可降解高分子材料，给塑料工业带来可持续发展的机遇，C项正确；过度开发矿物资源，不利于地方经济发展的可持续发展，甚至导致资源浪费，环境污染，D项不正确。
答案：D
4．解析：因为溴易挥发，所以在萃取操作的演示实验中，可将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水；在Cu与浓硫酸反应的实验中为避免生成过量的SO2污染环境，可将铜片改为可调节高度的铜丝；将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放，可减少水体污染。
答案：D
5．解析：高效的绿色有机合成反应应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中，如完全的加成反应、加聚反应、化合反应：A＋B===C，达到零排放。
答案：B
6．解析： A方案虽然步骤少，但反应过程中会产生大量氮氧化物，污染空气。另外消耗原料也多，不符合“绿色化学”的要求；B方案步骤繁琐，所用原料种类多，不符合“绿色化学”的要求；C方案步骤较少，节约原料，无污染，符合“绿色化学”的要求；D方案所用原料较多，在第一步还会产生大量的SO2气体，污染空气，又浪费原料，不符合“绿色化学”的要求。
答案： C
7．解析：根据绿色化学的含义，在生成的产品CH2===CCH3COOCH3与原料之间元素种类和原子数目都完全相同，即原子守恒。将生成物中各个原子个数减去反应物各个原子差值为C2H4O2，对照答案，反应物中原子数之和为C2H4O2的只有B项。
答案：B
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中________________
②反应的化学方程式__________________
将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③____________
④____________
大气污染物
主要成分
危害
可吸入颗粒物
大气中液体、固体状颗粒物，又称飘尘
加重呼吸道疾病，其他有害气体转化的催化剂
硫的氧化物
SO2、SO3
酸雨
氮的氧化物
NO、NO2
光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层
碳的氧化物
CO
降低血液的输氧能力
碳氢化合物
CH4、CxHy等
光化学烟雾
氟氯代烃
CF3Cl(氟利昂)等
温室效应、破坏臭氧层
硫酸工厂尾气
SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收
硝酸工厂尾气
NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收
高炉煤气
CO、CO2、N2等，一般回收利用
炼钢烟气
Fe2O3烟尘、CO等，一般回收利用
焦炉气
H2、CH4、C2H4、CO等，可用作燃料、化工原料
氯碱工业
Cl2，一般用NaOH溶液吸收
1.能从物质类别、氮的化合价变化理解氮及其化合物的转化关系。
2．能从含氮物质的性质和转化的视角解释生产、生活中的相关现象。
考点 氮及其化合物的转化
1.氮在自然界中的循环
2．氮元素的“价类二维图”
3．氮及其化合物的转化关系
说明：箭头指出可体现物质的性质，指向可寻找该物质的制备方法。
感悟：
【教考衔接】
典例1 研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是( )
A．雾和霾的分散剂相同
B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵
C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂
D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关
典例2 氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：
将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
【对点演练】
考向一 氮在自然界中的循环
1．[2024·广州白云中学校考]认识和研究自然界的元素循环有重要意义，海洋中无机物循环的过程如图所示，下列说法正确的是( )
A．海洋中不存在游离态的氮
B．在反硝化细菌作用下，NO-2发生还原反应生成N2
C．②④中含氮物质的转化属于氮的固定
D．向海洋中排放含NO-2的废水不会影响NH+4的含量
2．[2024·江苏启东调研]下列关于自然界中氮循环(如图)的说法错误的是( )
A．①和②均属于氮的固定
B．氢、氧元素也参与了自然界中的氮循环
C．④中每生成1 ml NO-3，消耗2 ml O2
D．③和⑤过程中氮元素分别被还原和氧化
3．[2024·河南信阳段考]氮元素在自然界的循环影响着地球上生物圈的平衡与发展。下图为氮循环中的部分转化过程，下列说法中正确的是 ( )
A．氮氧化物会形成酸雨和光化学烟雾
B．升高温度，反应1的反应速率一定增大
C．反应1断键吸收的能量大于成键放出的能量
D．反应2的化学方程式为2NH3＋O22NO＋3H2
考向二 氮及其化合物的转化与物质推断
4．下图是某元素的价一类二维图。其中X是一种强碱，G为正盐，通常条件下Z是无色液体，D的相对分子质量比C小16，各物质转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．A的水溶液显碱性
B．D为一种红棕色气体
C．B和F能发生复分解反应生成盐
D．F在一定条件下可直接与Y反应生成D
5．下列关系图中，A是一种正盐，B是气态氢化物，C是单质，F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他产物及反应所需条件均已略去)，当X是强碱时，过量的B跟Cl2反应除生成C外，另一产物是盐酸盐。
下列说法不正确的是( )
A．当X是强酸时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F可能是H2SO4
B.当X是强碱时，A、B、C、D、E、F中均含同一种元素，F是HNO3
C．当X是强酸时，C在常温下是气态单质
D．B和Cl2的反应为氧化还原反应
6．A、B、C、D是短周期元素形成的四种气体单质。E、F均为气体，且F为红棕色。有关的转化关系如下图所示(反应条件均已略去)
请回答下列问题：
(1)D的化学式为________________。
(2)反应③的离子方程式为________________。
(3)Y和E在一定条件下可反应生成B和Z，这是一个具有实际意义的反应，可消除E对环境的污染，该反应的化学方程式为________________________________。
考向三 氮及其化合物的转化与物质制备
7．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如图：
硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是( )
A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体
C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率
D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)＝4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3
8．氨基甲酸铵(NH2COONH4)易分解，易水解，难溶于CCl4。某小组设计如图所示装置制备氨基甲酸铵。
已知：2NH3 (g)＋CO2(g)⇌NH2COONH4 (s) ΔH＜0
下列分析错误的是( )
A．A装置的优点是能够随时控制反应的发生和停止
B．装置B、C、E中试剂可分别为饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸、P2O5固体
C．装置D使用冰水浴
D．装置F中所用试剂可为NH4Cl与熟石灰
微专题9 绿色化学与环境保护
【要点归纳】
1．常见的大气污染物及其危害
2.六大工业尾气的主要成分
【师说·助学】 尽管CO2能造成温室效应，但CO2不属于空气污染物。
3．环境保护
(1)空气质量日报：主要包括“空气污染指数”“空气质量级别”“首要污染物”。
(2)三废污染：是指废水、废气、废渣。
(3)环保措施
①工业废气携带颗粒物的回收利用。
②工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。
③回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。
4．绿色化学
(1)核心：利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。
(2)最高目标：原子利用率为100%，即反应物中的原子全部转化为期望的最终产品。
【典题示例】
典例 [2021·全国乙卷，7]我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、 实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是( )
A．将重质油裂解为轻质油作为燃料
B．大规模开采可燃冰作为新能源
C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D．研发催化剂将CO2还原为甲醇
【对点演练】
考向一 化学与环境
1．2022北京冬奥会是我国提出“2030碳达峰、2060碳中和”目标后的首个世界级体育盛会，冬奥会承诺碳排放将全部中和。下列技术中不能促进碳中和的是( )
A．在火力发电中，对烟尘采用脱硫除尘处理减少空气污染
B．张北风电、太阳能发电实现绿色用电
C．“平原用电、山地用氢”的原则，在各赛区推广电动汽车、氢燃料电池汽车
D．中科院首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头全合成
2．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5×10－6 m的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤等)。下列有关说法正确的是( )
A．PM2.5又称可入肺颗粒物，对人体健康无害
B．PM2.5在空气中一定能产生丁达尔效应
C．开发利用新能源，实施“低碳经济”，可减少PM2.5的产生
D．PM2.5中含有的铅、铬、砷等元素均为主族元素
考向二 绿色化学——高考命题新宠儿
3．(融合可持续发展)化学在资源利用、环境保护等与社会可持续发展密切相关的领域发挥着积极作用。下列做法与社会可持续发展理念相违背的是 ( )
A．改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放
B．开发利用可再生能源，减少化石燃料的使用
C．研发可降解高分子材料，减少“白色污染”
D．过度开采矿物资源，促进地方经济发展
4．(融合实验细节)下列符合化学实验“绿色化学”的有( )
①在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水 ②在铜与浓硫酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝 ③将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
5．(融合反应类型)在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率100%，不产生其他有毒物质，预防污染即防患于未然，从根本上消除污染。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是 ( )
①置换反应 ②化合反应 ③分解反应
④取代反应 ⑤加成反应 ⑥加聚反应
A．①②⑤ B．②⑤⑥
C．只有⑤⑥ D．只有④
6．(融合物质制备)近年来，冠以“绿色”的新概念不断产生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等，这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表述。“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是( )
7．(融合元素守恒)在绿色化学工艺中，理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子的利用率为100%，在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要的反应物有( )
A．CO2和H2O B．CO和CH3OH
C．CH3OH和H2 D．CO2和H2
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第23讲 氮及其化合物的转化 环境保护
考点
突破·关键能力
教考衔接
典例1 解析：NH3参与反应生成铵盐，是反应物，不是催化剂，C错误；雾和霾的分散剂都是空气，A正确；雾霾中的无机颗粒物含有硝酸铵和硫酸铵，B正确；过度施用氮肥会增加大气中氨的含量，D正确。
答案：C
典例2 解析：由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2”，结合实验条件可知反应为8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O，NO2为红棕色气体，发生反应后变成无色气体，因此现象为红棕色气体逐渐变浅。反应后气体分子数减少，Y管中的压强小于外压，因此产生倒吸现象。
答案：①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH3＋6NO27N2＋12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压
对点演练
1．解析：根据图示可知，海洋中存在氮气，即含游离态的氮，A错误；在反硝化细菌作用下，NO2-转化生成N2，N元素化合价降低，被还原，B正确；氮的固定是指游离态氮转化为化合态氮元素，图示中，②属于氮的固定，但④只是化合态氮元素转化为化合态氮元素，不属于氮的固定，C错误；向海洋中排放含NO2-的废水后，经过反硝化细菌作用可转化为氮气，氮气再经过反应②转化为NH4+，会影响NH4+的含量，D错误。
答案：B
2．解析：反应①将N2转化为NO，属于氮的固定，反应②属于植物固氮，A正确；由图示知，氮循环过程中涉及氢、氧元素，B正确；反应④是O2将NH3氧化为NO3-，N化合价由－3价升高到＋5价，即生成1 ml NO3-失去8 ml电子，根据得失电子守恒可知每生成1 ml NO3-需要消耗2 ml O2，C正确；反应③中NO被氧化为NO3-，反应⑤中NO3-被还原为N2，D错误。
答案：D
3．解析：氮氧化物会形成酸雨和光化学烟雾，A项正确；升高温度，催化剂的活性可能降低，反应1的速率不一定增大，B项错误；合成氨反应为放热反应，断键吸收的能量小于成键放出的能量，C项错误；根据图示，反应2是氨气在催化剂b作用下与氧气反应生成了NO，同时应该生成H2O，氨气不可能被氧化生成氢气，D项错误。
答案：A
4．解析： 若Y为氧气、Z为水，结合转化关系及X为强碱、G为正盐可知：G为铵盐，F为氨气，E为氮气，D为一氧化氮，C为二氧化氮，B为HNO3，A为硝酸盐。A属于强酸强碱盐，溶液显中性，A错误；D为一氧化氮，是无色气体，B错误；硝酸和氨气生成硝酸铵，属于化合反应，C错误；氨气和氧气在一定条件下可以反应生成一氧化氮和水，D正确。
答案： D
5．解析：当X是强碱时，和强碱反应产生的气态氢化物B可判断为NH3，则A为铵盐，过量的B跟Cl2反应生成的盐酸盐是NH4Cl，则C为N2，由此判断D为NO、E为NO2、F为HNO3；A和强酸反应生成的B能被Cl2氧化，且生成的C能被O2连续氧化，在常见的物质中可考虑A为硫化物，所以，当X是强酸时，A、B、C、D、E、F可分别为(NH4)2S、H2S、S、SO2、SO3、H2SO4，故A、B正确，C错误；B是氨气或硫化氢，氨气与Cl2反应生成氯化铵和氮气，硫化氢和氯气反应生成硫单质和氯化氢，因此B与氯气的反应是氧化还原反应，故D正确。
答案：C
6．解析： (1)本框图突破口之一是“白烟”，是挥发性酸和氨气相遇后的产物，由此可推知D是H2，突破口之二是“红棕色气体”，F应为NO2，反推可知E为NO，C为O2，Z为H2O，Y为NH3，X为HCl，G为HNO3。(3)中涉及反应是氧化还原反应中的归中反应。
答案：(1)H2
23NO2+H2O===2H++2NO3-＋NO
(3)4NH3＋6NO一定条件===== 5N2＋6H2O
7．解析：硝酸是强氧化性酸，BaSO3固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成NO，B错误。
答案：B
8．解析：A装置为碳酸钙与盐酸反应制备CO2的简易装置，该装置的优点是能够随时控制反应的发生和停止，A正确；氨基甲酸铵易水解，进入装置D的气体必须是干燥纯净气体，左侧装置B、C试剂可分别为饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸，制备纯净干燥的CO2，装置F可用NH4Cl与熟石灰制备氨气，E中试剂需干燥氨气，可以选用碱石灰，但不能选用P2O5固体，B错误、D正确；制备氨基甲酸铵的反应为放热反应，制得的物质易分解，所以装置D需降温，使用冰水浴，C正确。
答案：B
微专题9
典题示例
典例 解析：无论是重质油还是轻质油，燃烧时均会产生大量CO2，不能减少CO2的排放量，不能促进碳中和，A项错误；可燃冰中的甲烷燃烧也会产生大量的CO2，B项错误；减少煤燃烧产生的污染与碳中和无关，C项错误；将CO2转化为甲醇可促进碳中和，D项正确。
答案：D
对点演练
1．解析：在火力发电中，对烟尘采用脱硫除尘处理减少空气污染主要是减少二氧化硫的排放量，与二氧化碳排放量无关，故A错误；张北风电、太阳能发电实现绿色用电，减少因火力发电而产生的二氧化碳，故B正确；“平原用电、山地用氢”的原则，在各赛区推广电动汽车、氢燃料电池汽车，减少了汽油燃烧生成的二氧化碳的排放量，故C正确；中科院首次实现了从二氧化碳到淀粉的从头全合成，有利于二氧化碳的减少，故D正确。
答案：A
2．解析： PM2.5粒子半径小，易附带有毒、有害物质，且在大气中停留时间长，因而对人体健康有害，A项错误；PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，颗粒物直径不一定在胶体粒子直径(1～100 nm)的范围内，因而在空气中不一定能产生丁达尔效应，B项错误；铅、砷等元素为主族元素，铬为副族元素，D项错误。
答案： C
3．解析：改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放，A项正确；开发利用太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生能源，可以减轻温室效应的压力，符合绿色化学理念，B项正确；“白色污染”在土壤和水体中富集可长期影响农作物的生长、海洋渔业等，研发可降解高分子材料，给塑料工业带来可持续发展的机遇，C项正确；过度开发矿物资源，不利于地方经济发展的可持续发展，甚至导致资源浪费，环境污染，D项不正确。
答案：D
4．解析：因为溴易挥发，所以在萃取操作的演示实验中，可将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水；在Cu与浓硫酸反应的实验中为避免生成过量的SO2污染环境，可将铜片改为可调节高度的铜丝；将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放，可减少水体污染。
答案：D
5．解析：高效的绿色有机合成反应应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中，如完全的加成反应、加聚反应、化合反应：A＋B===C，达到零排放。
答案：B
6．解析： A方案虽然步骤少，但反应过程中会产生大量氮氧化物，污染空气。另外消耗原料也多，不符合“绿色化学”的要求；B方案步骤繁琐，所用原料种类多，不符合“绿色化学”的要求；C方案步骤较少，节约原料，无污染，符合“绿色化学”的要求；D方案所用原料较多，在第一步还会产生大量的SO2气体，污染空气，又浪费原料，不符合“绿色化学”的要求。
答案： C
7．解析：根据绿色化学的含义，在生成的产品CH2===CCH3COOCH3与原料之间元素种类和原子数目都完全相同，即原子守恒。将生成物中各个原子个数减去反应物各个原子差值为C2H4O2，对照答案，反应物中原子数之和为C2H4O2的只有B项。
答案：B
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中________________
②反应的化学方程式__________________
将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③____________
④____________
大气污染物
主要成分
危害
可吸入颗粒物
大气中液体、固体状颗粒物，又称飘尘
加重呼吸道疾病，其他有害气体转化的催化剂
硫的氧化物
SO2、SO3
酸雨
氮的氧化物
NO、NO2
光化学烟雾、酸雨、破坏臭氧层
碳的氧化物
CO
降低血液的输氧能力
碳氢化合物
CH4、CxHy等
光化学烟雾
氟氯代烃
CF3Cl(氟利昂)等
温室效应、破坏臭氧层
硫酸工厂尾气
SO2、O2、N2等，一般用氨水吸收
硝酸工厂尾气
NO、NO2、N2、O2等，一般用NaOH溶液吸收
高炉煤气
CO、CO2、N2等，一般回收利用
炼钢烟气
Fe2O3烟尘、CO等，一般回收利用
焦炉气
H2、CH4、C2H4、CO等，可用作燃料、化工原料
氯碱工业
Cl2，一般用NaOH溶液吸收
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