Question

2．I氮是地球上極為豐富的元素，氮及其化合物與人們的生活息息相關(guān)．在氮的單質(zhì)和常見化合物中：
（1）常用作保護(hù)氣（如填充燈泡、焊接保護(hù)等）的物質(zhì)是N₂；
（2）能與酸反應(yīng)生成鹽，在常溫下為氣態(tài)的物質(zhì)是NH₃；
（3）在通常狀況下是晶體，易溶于水，可以作氮肥，遇堿會(huì)放出帶刺激性氣味氣體．寫出它們與NaOH等強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的離子方程式NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O．
II氮元素可形成多種離子，如N^3-、N₃^-、NH₂^-、NH₄⁺、N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺等．
（1）氮元素在周期表中的位置是．請(qǐng)畫出氮的原子結(jié)構(gòu)示意圖．
（2）氮的常見氫化物的結(jié)構(gòu)式為，其空間構(gòu)型為，它溶于水后顯堿性的原因是NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-（用離子方程式說明）
（3）實(shí)驗(yàn)室可用銅與稀硝酸反應(yīng)制取NO，其離子方程式是．為防止環(huán)境污染，可用堿液吸收氮的氧化物．NO與NO₂按物質(zhì)的量之比1：1被NaOH溶液完全吸收后得到一種鈉鹽，該化學(xué)方程式是NaNO₂．
（4）同溫同壓下，3.5L NH₃恰好將3.0L NO和NO₂的混合氣完全轉(zhuǎn)化為N₂，則原混合氣中 NO和NO₂的體積比是1：3．
（5）含有1mol HNO3的稀硝酸分別與不同質(zhì)量的鐵粉，所得氧化產(chǎn)物a、b與鐵粉物質(zhì)的量關(guān)系如圖所示．氧化產(chǎn)物b是n3=p=0.15．

Answer 1

分析 I（1）可以用作食品保護(hù)氣的物質(zhì)應(yīng)該具有的性質(zhì)有：化學(xué)性質(zhì)不活潑，無毒，對(duì)人體沒有副作用；
（2）能和酸反應(yīng)生成鹽的物質(zhì)應(yīng)該具有堿性；
（3）可以作氮肥、遇堿會(huì)放出帶刺激性氣味氣體的物質(zhì)為銨鹽；銨鹽和氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)．
II（1）氮元素原子核外電子排布為1s²2s²2p³，主族元素周期數(shù)=電子層數(shù)，主族族序數(shù)=最外層電子數(shù)，據(jù)此判斷碳元素在周期表中位置，畫出其原子結(jié)構(gòu)示意圖；
（2）氮的常見氫化物為氨氣，氨氣分子中氮原子與氫原子之間形成1對(duì)共用電子對(duì)，結(jié)構(gòu)式中用“-”表示共用電子對(duì)；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定氨氣空間構(gòu)型；
（3）銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、NO與水；
NO與NO₂發(fā)生反應(yīng)為歸中反應(yīng)，根據(jù)N元素的化合價(jià)可知應(yīng)生成NaNO₂；
（4）氮氧化物與氨氣發(fā)生的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，氮氧化物把氨氣氧化為氮?dú)猓旧肀贿€原為氮?dú)�，可以利用反�?yīng)方程式通過設(shè)未知列方程組計(jì)算；也可以根據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒計(jì)算；也可以利用平均值法計(jì)算；
（5）向稀硝酸中加入鐵粉時(shí)，開始先生成Fe（NO₃）₃，當(dāng)鐵過量時(shí)，過量的鐵再與 Fe（NO₃）₃反應(yīng)生成 Fe（NO₃）₂，反應(yīng)涉及兩個(gè)方程式Fe+4 HNO_{3（�。�}=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O、2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂．

解答 解：I（1）N₂的化學(xué)性質(zhì)不活潑，無毒，可以用作食品保護(hù)氣，
故答案為：N₂；
（2）能和酸反應(yīng)生成鹽的物質(zhì)應(yīng)該具有堿性，在常溫下為氣態(tài)的物質(zhì)是NH₃；
故答案為：NH₃；
（3）可以作氮肥、遇堿會(huì)放出帶刺激性氣味氣體的物質(zhì)為銨鹽，銨鹽都是易溶于水的物質(zhì)，銨鹽和氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成氨氣和水，離子反應(yīng)方程式為：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O．
II（1）氮的原子序數(shù)為7，其核外電子排布為1s²2s²2p³，則N元素位于周期表中第二周期ⅤA族，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為：，
故答案為：第二周期ⅤA族；；
（2）氮的常見氫化物為氨氣，氨氣中存在3個(gè)氮?dú)滏I，電子式為，用“-”表示共用電子對(duì)，氨氣的結(jié)構(gòu)式為：，氨氣中氮原子含有3個(gè)σ鍵和1個(gè)孤電子對(duì)，所以其價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4，該分子屬于三角錐形結(jié)構(gòu)，氨電離產(chǎn)生氫氧根離子，使溶液呈堿性，化學(xué)方程式為NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，
故答案為：；三角錐形；NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-；
（3）銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、NO與水，反應(yīng)離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
NO與NO₂發(fā)生反應(yīng)為歸中反應(yīng)，根據(jù)N元素的化合價(jià)可知應(yīng)生成NaNO₂，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；NaNO₂；
（4）根據(jù)反應(yīng)可知：氨氣被氧化為氮?dú)�，NH₃～N₂～3e^-；一氧化氮被還原為氮?dú)�，NO～N₂～2e^-二氧化氮被還原為氮?dú)釴O₂～N₂～4e^-
設(shè)一氧化氮體積為x，二氧化氮體積為3-x，氨氣的體積為3.5L，根據(jù)電子守恒可知：3.5L×3=2x+4×（3-x），x=0.75L，二氧化氮體積為2.25L，則相同條件下，混合氣體中NO和NO₂的體積比等于物質(zhì)的量之比=0.75：2.25=1：3；
故答案為：1：3；
（5）向稀硝酸中加入鐵粉時(shí)，發(fā)生兩個(gè)過程，開始先生成Fe（NO₃）₃，反應(yīng)方程式為：Fe+4 HNO_{3（�。�}=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，根據(jù)硝酸的物質(zhì)的量為4mol利用方程式可計(jì)算出生成的 Fe（NO₃）₃為1mol，則硝酸為1mol生成的 Fe（NO₃）₃為0.25mol，所以參加反應(yīng)的鐵為0.25mol即n₁=0.25，a為 Fe（NO₃）₃，
Fe（NO₃）₃ 與過量的鐵繼續(xù)反應(yīng)生成 Fe（NO₃）₂，反應(yīng)方程式為：2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂，P點(diǎn)為 Fe（NO₃）₃ 與 Fe（NO₃）₂物質(zhì)的量相等的點(diǎn)，設(shè)生成的 Fe（NO₃）₂物質(zhì)的量xmol，則利用方程式可求得，
2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂，
2                          3
0.25mol-x             x
x=0.15，即P=0.15，
再根據(jù)鐵原子守恒，n（Fe）=n（Fe（（NO₃）₂）+_n （Fe（NO₃）），所以 n（Fe）=0.3mol即n₂=0.3mol，
P點(diǎn)為 Fe（NO₃）₃ 與 Fe（NO₃）₂物質(zhì)的量相等的點(diǎn)，物質(zhì)的量為0.15mol，加入鐵最后到r點(diǎn)，溶質(zhì)全部為 Fe（NO₃）₂，2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂消耗鐵物質(zhì)的量為0.075mol，生成硝酸亞鐵0.225mol，則n₃=0.375mol，
故答案為：Fe（NO₃）₂；0.375；0.15．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了含氮物質(zhì)的性質(zhì)，側(cè)重考查了氮氧化物發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移、鐵與稀硝酸的反應(yīng)，注意鐵和硝酸誰多誰少，以及加入的順序，注意（5）圖象中曲線的變化實(shí)質(zhì)理解應(yīng)用，題目難度中等．