《2025年金版新学案高三总复习化学》

2. (2022·天津卷)燃油汽车行驶中会产生CO、NO等多种污染物。下图为汽车发动机及催化转化器中发生的部分化学反应。以下判断错误的是(C)


A.甲是空气中体积分数最大的成分
B.乙是引起温室效应的气体之一
C.反应(Ⅰ)在常温下容易发生
D.反应(Ⅱ)中NO是氧化剂

答案： 2.C甲是氮气，氮气是空气中体积分数最大的成分，故A正确；乙是二氧化碳，二氧化碳是引起温室效应的气体之一，故B正确；由于氮气含有氮氮三键，因此反应(Ⅰ)在常温下不容易发生，在高温或放电条件下发生，故C错误；一氧化碳和一氧化氮反应生成氮气和二氧化碳，一氧化氮中氮元素化合价降低，因此反应(Ⅱ)中$NO$是氧化剂，故D正确。

3. （2024·北京卷）HNO₃是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备HNO₃。
(1)方法一：早期以硝石(含NaNO₃)为氮源制备HNO₃，反应的化学方程式为H₂SO₄(浓) + NaNO₃ = NaHSO₄ + HNO₃↑。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和难挥发性。
（2）方法二：以NH₃为氮源催化氧化制备HNO₃，反应原理分三步。
① 第Ⅰ步反应的化学方程式为$4NH_3+5O_2\underset{\triangle}{\overset{催化剂}{⇌}}4NO+6H_2O$。
② 针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入2n mol NO和n mol O₂进行反应。在不同压强下（p₁、p₂），反应达到平衡时，测得NO转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因：$2NO+O_2\longrightarrow2NO_2$，该反应正向气体分子总数减小，同温时，$p_1$条件下NO转化率高于$p_2$，故$p_1＞p_2$，同压时，升温NO转化率减小，$V$增大，$x$、$y$点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响。

（3）方法三：研究表明可以用电解法以N₂为氮源直接制备HNO₃，其原理示意图如下。

① 电极a表面生成NO₃⁻的电极反应为$N_2-10e^-+6H_2O\longrightarrow2NO_3^-+12H^+$。
② 研究发现：N₂可能的转化途径为N₂NONO₃⁻。电极a表面还发生Ⅲ. H₂O → O₂。Ⅲ的存在，有利于途径Ⅱ，原因是反应Ⅲ生成$O_2$，$O_2$将$NO$氧化成$NO_2$，$NO_2$更易转化成$NO_3^-$。
（4）人工固氮是高能耗的过程，结合N₂分子结构解释原因：$N_2$中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程。方法三为N₂的直接利用提供了一种新的思路。

答案： 3.
(1)难挥发性
(2)①$4NH_3+5O_2\underset{\triangle}{\overset{催化剂}{⇌}}4NO+6H_2O$ ②$2NO+O_2\longrightarrow2NO_2$，该反应正向气体分子总数减小，同温时，$p_1$条件下$NO$转化率高于$p_2$，故$p_1＞p_2$，同压时，升温$NO$转化率减小，$V$增大，$x$、$y$点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响
(3)①$N_2-10e^-+6H_2O\longrightarrow2NO_3^-+12H^+$ ②反应Ⅲ生成$O_2$，$O_2$将$NO$氧化成$NO_2$，$NO_2$更易转化成$NO_3^-$
(4)$N_2$中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程
解析：
(1)浓硫酸难挥发，产物$HNO_3$易挥发，有利于复分解反应进行，体现了浓硫酸的难挥发性和酸性。
(2)①第Ⅰ步反应为氨气的催化氧化，化学方程式为$4NH_3+5O_2\underset{\triangle}{\overset{催化剂}{⇌}}4NO+6H_2O$；②$2NO+O_2\longrightarrow2NO_2$，该反应正向气体分子总数减小，同温时，$p_1$条件下$NO$转化率高于$p_2$，故$p_1＞p_2$，同压时，升温$NO$转化率减小，$V$增大，$x$、$y$点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故$y$点的容器容积小于$x$点的容器容积。
(3)①由电极$a$上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极$a$为阳极，电极反应为$N_2-10e^-+6H_2O\longrightarrow2NO_3^-+12H^+$；②反应Ⅲ生成$O_2$，$O_2$将$NO$氧化成$NO_2$，$NO_2$更易转化成$NO_3^-$。
(4)$N_2$中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程。