Question

1．盡管氮元素在地殼中的豐度較低（主要以硝酸鹽的形式存在），在所有元素中僅排31位，但是大氣中有豐富的氮氣，這為氨和硝酸的廣泛應(yīng)用提供了可能．
（1）請寫出兩個固定氮的反應(yīng)方程式N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO、N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃．
（2）在生成硝酸，尤其是化石燃料的燃燒的過程中會產(chǎn)生大量的NO_x，NO₂可用堿液吸收，反應(yīng)如下：2NaOH+2NO₂═NaNO₃+H₂O+NaNO₂，NO不溶于堿，利用其氧化性，在一定條件下可用（NH₄）₂SO₃溶液吸收，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2（NH₄）₂SO₃+2NO=2（NH₄）₂SO₄+N₂．同理，此法也可吸收NO₂．
（3）（NH₄）₂SO₃吸收液中往往含有NH₄HSO₃，原因是（NH₄）₂SO₃+H₂O?NH₄HSO₃+NH₃•H₂O（用化學(xué)方程式表示），當(dāng)n（NH₄HSO₃）/n[（NH₄）₂SO₃]＜0.1時，NO_x的吸收效率較高，可見，（NH₄）₂SO₃的還原性強于（填“強于”或“弱于”）NH₄HSO₃．提高NH₄HSO₃溶液中（NH₄）₂SO₃濃度的方法是加入氨水．
（4）（NH₄）₂SO₃吸收液放置一段時間后，為研究其中（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₃的含量，某研究小組取兩份等體積吸收液，一份中加入足量硫酸，產(chǎn)生2.016L SO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下測得，假設(shè)氣體已全部逸出，下同）；另一份中加入足量Ba（OH）₂，產(chǎn)生4.704L NH₃，同時得到24.19g白色沉淀．通過分析判斷該吸收液的溶質(zhì)為（NH₄）₂SO₃、NH₄HSO₃、（NH₄）₂SO₄，每份吸收液中，各溶質(zhì)的物質(zhì)的量依次是：（NH₄）₂SO₃物質(zhì)的量為0.08mol，NH₄HSO₃物質(zhì)的量為0.01mol，（NH₄）₂SO₄物質(zhì)的量為0.02mol．

Answer 1

分析 （1）氮的固定是指氮元素從游離態(tài)變?yōu)榛�合態(tài)的過程；
（2）一氧化氮具有氧化性，能將亞硫酸根離子氧化，根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理來回答；
（3）n（NH₄HSO_3^）/n[（NH₄）₂SO₃]比值越小，NO₂的吸收效率越高，說明（NH₄）₂SO₃的還原性越強；依據(jù)（NH₄）₂SO₃+H₂O?NH₄HSO₃+NH₃•H₂O，水解平衡逆向進行提高NH₄HSO₃溶液中（NH₄）₂SO₃濃度；
（4）依據(jù)二氧化硫物質(zhì)的量計算亞硫酸鋇沉淀質(zhì)量，和反應(yīng)生成的沉淀質(zhì)量對比判斷沉淀中含有硫酸鋇，設(shè)（NH₄）₂SO₃物質(zhì)的量為x，NH₄HSO₃，物質(zhì)的量為y，（NH₄）₂SO₄，物質(zhì)的量為z，結(jié)合元素守恒分析．

解答 解：（1）放電條件下，氮氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO、氮氣和氫氣合成氨的反應(yīng)屬于氮的固定，N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，
故答案為：N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO；N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃；
（2）一氧化氮具有氧化性，能將亞硫酸根離子氧化，二者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2（NH₄）₂SO₃+2NO=2（NH₄）₂SO₄+N₂，故答案為：2（NH₄）₂SO₃+2NO=2（NH₄）₂SO₄+N₂；
（3）（NH₄）₂SO₃吸收液中往往含有NH₄HSO₃，原因是（NH₄）₂SO₃+H₂O?NH₄HSO₃+NH₃•H₂O，n（NH₄HSO_3^）/n[（NH₄）₂SO₃]比值越小，NO₂的吸收效率越高，說明（NH₄）₂SO₃的還原性越強；依據(jù)（NH₄）₂SO₃+H₂O?NH₄HSO₃+NH₃•H₂O，水解平衡逆向進行提高NH₄HSO₃溶液中（NH₄）₂SO₃濃度，可以加入一水合氨抑制水解平衡；
故答案為：（NH₄）₂SO₃+H₂O?NH₄HSO₃+NH₃•H₂O；強于；加入氨水；
（4）依據(jù)題干數(shù)據(jù)分析計算：n（SO₂）=$\frac{2.016L}{22.4L/mol}$=0.09mol，n（NH₃）=$\frac{4.704L}{22.4L/mol}$=0.21mol，沉淀若為BaSO₃質(zhì)量=0.09mol×217g/mol=19.53g＜24.19g，說明沉淀中含有BaSO₄，原來（NH₄）₂SO₃吸收液可能含有NH₄HSO₃，和部分變質(zhì)的（NH₄）₂SO₄，
設(shè)（NH₄）₂SO₃物質(zhì)的量為x，NH₄HSO₃，物質(zhì)的量為y，（NH₄）₂SO₄，物質(zhì)的量為z，結(jié)合元素守恒分析；某研究小組取兩分等體積吸收液，一份中加入足量硫酸，產(chǎn)生2.016L SO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下測得，假設(shè)氣體已全部溢出，下同），另一份中加入足量Ba（OH）₂溶液，產(chǎn)生4.704L NH₃，同時得到24.19g白色沉淀；
x+y=0.09，2x+y+2z=0.21，233z=24.19g-19.53g，z=0.02mol，x=0.08mol，y=0.01mol，則吸收液中各溶質(zhì)及其物質(zhì)的量依次是（NH₄）₂SO₃物質(zhì)的量為0.08mol，NH₄HSO₃物質(zhì)的量為0.01mol，（NH₄）₂SO₄物質(zhì)的量為0.02mol；
故答案為：（NH₄）₂SO₃、NH₄HSO₃、（NH₄）₂SO₄；（NH₄）₂SO₃物質(zhì)的量為0.08mol，NH₄HSO₃物質(zhì)的量為0.01mol，（NH₄）₂SO₄物質(zhì)的量為0.02mol．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的分析應(yīng)用，主要是銨鹽、亞硫酸鹽性質(zhì)的理解應(yīng)用，注意物質(zhì)成分的分析判斷，化學(xué)方程式書寫方法，掌握題干信息是解題關(guān)鍵，題目難度中等．