Question

7．氮及氮的化合物有著重要的用途．
（1）氮元素在周期表中的位置是第2周期VA族；NH₃的電子式是．
（2）將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程叫氮的固定，請舉例說明一種自然界中氮的固定的途徑N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO（用化學(xué)方程式表示）．
（3）工業(yè)合成氨是人工固氮的重要方法．2007年化學(xué)家格哈德•埃特爾證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程，示意如圖1：

下列說法正確的是bc（選填字母）．
a．圖①表示N₂、H₂分子中均是單鍵
b．圖②→圖③需要吸收能量
c．該過程表示了化學(xué)變化中包含舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的生成
（4）已知：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol，
則氨氣作燃料完全燃燒生成氮氣和水蒸氣的熱化學(xué)方程式是4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266kJ/mol．
（5）用氨氣作原料可制備重要燃料--肼（N₂H₄）．
①通常在催化劑存在下，用次氯酸鈉與氨反應(yīng)可制備肼．該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NH₃+NaClO═N₂H₄+NaCl+H₂O．
②如圖為肼燃料電池示意圖，其負(fù)極的電極反應(yīng)式是N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）氮元素原子序數(shù)為7，兩個電子層最外層5個電子，根據(jù)共價化合物電子式的書寫規(guī)則書寫；
（2）將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程叫氮的固定，如氮氣和氫氣合成氨、氮氣和氧氣放電反應(yīng)生成一氧化氮；
（3）a．氮氣分子中是三鍵；
b．圖②是表示N₂、H₂被吸附在催化劑的表面；圖③則表示在催化劑表面，N₂、H₂中的化學(xué)鍵斷裂；
c．在化學(xué)變化中，氮分子和氫分子在催化劑的作用下分解成氫原子和氮原子，然后原子又重新組合成新的分子；
（4）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式；
（5）①用次氯酸鈉與氨反應(yīng)可制備肼發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
②作為燃料電池時，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂．

解答 解：（1）氮元素在周期表中的位置是第二周期，ⅤA族，A氨氣是共價化合物，各原子間通過共用電子對形成共價鍵，所以其電子式為：，
故答案為：第2周期VA族，；
（2）將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程叫氮的固定，如氮氣和氫氣合成氨、氮氣和氧氣放電反應(yīng)生成一氧化氮，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO，
故答案為：N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO；
（3）a．圖①表示N₂、H₂分子中不都是單鍵，氮氣是三鍵，故a錯誤；
b．分析題中圖可以知道，圖②表示N₂、H₂被吸附在催化劑表面，而圖③表示在催化劑表面，N₂、H₂中化學(xué)鍵斷裂，圖②→圖③需要吸收能量，故b正確；
c．在化學(xué)變化中，氮分子和氫分子在催化劑的作用下分解成氫原子和氮原子，然后原子又重新組合成新的分子，該過程表示了化學(xué)變化中包含舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的生成，故c正確；
故答案為：bc；
（4）①N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol，
依據(jù)蓋斯定律計算②×3-①×2得到氨氣作燃料完全燃燒生成氮氣和水蒸氣的熱化學(xué)方程式：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266 kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266 kJ/mol；
（5）①用次氯酸鈉與氨反應(yīng)可制備肼發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃+NaClO═N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案為：2NH₃+NaClO═N₂H₄+NaCl+H₂O；
②肼一空氣燃料堿性電池中，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮氣，電極反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，
故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O．

點評 本題考查了微粒結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)實質(zhì)的理解應(yīng)用、熱化學(xué)方程式書寫、原電池原理的理解應(yīng)用，題目難度中等．