Question

2．工業(yè)上通過氮氣和氫氣反應合成氨，氨經一系列反應可以得到硝酸．反應如圖所示

請回答：
（1）NO₂與H₂O反應中的還原劑是NO₂．
（2）NH₃與O₂制取NO的化學反應方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）下列說法不正確的是（選填序號字母）d．
a．氨可用作制冷劑
b．銨態(tài)氮肥一般不能與堿性化肥共同使用
c．硝酸可用于制化肥、農藥、炸藥、染料、鹽類等
d．某濃硝酸中含有溶質2mol，標況下，該濃硝酸與足量銅完全反應能生成1mol NO₂
（4）大量排放含N、P化合物的廢水，會導致水體污染．其中含氮的物質主要是蛋白質，蛋白質在水中分解會產生氨氣，氨氣在微生物的作用下與氧氣反應生成HNO₂，上述氨氣與氧氣的反應中，氧化劑與還原劑的物質的量之比為3：2．
（5）已知
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₁=-241.8kJ/mol
$\frac{1}{2}$N₂（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₂=+33.9kJ/mol
$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）=NH₃（g）△H₃=-46.0kJ/mol
則17g氨氣與氧氣反應生成NO₂（g）與H₂O（g）時，△H=-299.75kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）NO₂與H₂O反應中只有N元素的化合價變化；
（2）在加熱和催化劑條件下，NH₃與O₂反應生成NO和水；
（3）a．氨液化后揮發(fā)帶走能量，所以可用作制冷劑；
b．銨態(tài)氮肥溶解后銨根離子水解顯酸性；
c．依據硝酸的性質和應用分析；
d．某濃硝酸中含有溶質2mol，標準狀況下，該濃硝酸與足量的銅完全反，隨反應進行硝酸變稀后生成一氧化氮；
（4）氨氣在微生物的作用下與氧氣反應生成HNO₂，根據得失電子守恒配平方程式，然后判斷；
（5）先寫出氨氣與氧氣反應生成NO₂（g）與H₂O（g）的反應方程式，依據熱化學方程式和蓋斯定律含義計算得到所需熱化學方程式的焓變，然后計算17g氨氣與氧氣反應放出的熱量．

解答 解：（1）NO₂與H₂O反應中只有N元素的化合價變化，NO₂既是氧化劑又是還原劑，故答案為：NO₂；
（2）在加熱和催化劑條件下，NH₃與O₂反應生成NO和水，其反應方程式為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，故答案為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）a．液氨揮發(fā)過程中吸收能量，可用作制冷劑，故a正確；
b．銨態(tài)氮肥溶解后銨根離子水解顯酸性，一般不能與堿性化肥共同使用，故b正確；
c．硝酸可用于制化肥、農藥、炸藥、染料、鹽類等，故c正確；
d．某濃硝酸中含有溶質2mol，標準狀況下，該濃硝酸與足量的銅完全反應，隨反應進行溶液濃度變稀后反應生成一氧化氮氣體，生成NO₂ 小于1mol，故d錯誤；
故答案為：d；
（4）氨氣在微生物的作用下與氧氣反應生成HNO₂，反應的方程式為2NH₃+3O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$2HNO₂+2H₂O，反應中NH₃為還原劑，O₂為氧化劑，則氧化劑與還原劑的物質的量之比為
3：2；
故答案為：3：2；
（5）已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₁=-241.8kJ/mol，
②$\frac{1}{2}$N₂（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₂=+33.9kJ/mol，
③$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）=NH₃（g）△H₃=-46.0kJ/mol，
氨氣與氧氣反應生成NO₂（g）與H₂O（g）的反應方程式為4NH₃（g）+7O₂（g）=4NO₂（g）+6H₂O（g）
由蓋斯定律可知：①×6+②×2-③×4得 4NH₃（g）+7O₂（g）=4NO₂（g）+6H₂O（g）△H=-1199kJ/mol，
則17g氨氣即1mol與氧氣反應生成NO₂（g）與H₂O（g）的放出的熱量為1199×$\frac{1}{4}$=299.75kJ，則NH₃（g）+$\frac{7}{4}$O₂（g）=NO₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂O（g）△H=-299.75kJ/mol；
故答案為：-299.75．

點評 本題考查了氮及其化合物性質的分析應用，蓋斯定律的應用和熱化學方程式書寫方法，是一道元素及化合物性質的綜合題，難度中等，要求學生具備分析和解決問題的能力．