Question

15．氮是重要的非金屬元素．
（1）工業(yè)上用N₂（g）和H₂合成NH₃（g），反應(yīng)為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
①氮氣的結(jié)構(gòu)式為N≡NNH₃的電子式為．
②T℃時，在一個容積為3L的密閉容器中進行上述反應(yīng)，反應(yīng)開始時，n（N₂）=6mol，n（H₂）=12mol，2min后達到平衡，此時n（H₂）=3mol．該反應(yīng)從反應(yīng)開始到平衡的平均化學反應(yīng)速率V（NH₃）=1mol/（L•min），平衡常數(shù)為K=4（計算出結(jié)果）
③下列能說明上述反應(yīng)在恒溫恒容條件下已達到平衡狀態(tài)的是BD（填編號）
A．3v_正（N₂）=v_正（H₂）           B．容器壓強不再發(fā)生變化
C．容器內(nèi)氣體密度不再發(fā)生變化    D．N₂的體積分數(shù)不再發(fā)生變化
E．若單位時間內(nèi)生成x molN₂的同時，消耗x mol NH₃，則反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
（2）硝酸鹽是主要的水污染物．催化劑存在下，H₂能將NO₃^-還原為N₂，25℃時，反應(yīng)10min，溶液的pH由7變?yōu)?2．
①上述反應(yīng)離子方程式為5H₂+2NO₃^-═N₂+2OH^-+4H₂O
②還原過程中可生成中間產(chǎn)物NO₂^-，NO₂^-可以發(fā)生水解，寫出兩種促進NO₂^-水解的方法升溫、加水（稀釋）、加酸等（任意兩種即可）．
③用電解也可以實現(xiàn)NO₃^-轉(zhuǎn)化為N₂．陰極反應(yīng)式為2NO₃^-+10e^-+6H₂O=N₂↑+12OH^-．

Answer 1

分析 （1）①氮氣分子中存在氮氮三鍵，氮原子最外層為8電子；NH₃屬于共價化合物，分子中存在3對共用電子對，氮原子最外層為8個電子；
②反應(yīng)開始時，n（N₂）=6mol，n（H₂）=12mol，2min后達到平衡，此時n（H₂）=3mol，以此可計算各物質(zhì)的平衡濃度，進而計算反應(yīng)速率以及平衡常數(shù)；
③化學反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此判斷；
（2）①在催化劑條件下，氫氣和硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮氣、水和氫氧根離子；
②亞硝酸根離子水解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)外界條件對其水解反應(yīng)影響來分析；
③在陰極反應(yīng)是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂．

解答 解：（1）①氮氣分子中存在氮氮三鍵，氮原子最外層為8電子，氮氣的結(jié)構(gòu)式為N≡N；
NH₃屬于共價化合物，不存在離子鍵，分子中存在3對共用電子對，氮原子最外層為8個電子，故NH₃的電子式為：，
故答案為：N≡N；；
②反應(yīng)開始時，n（N₂）=6mol，n（H₂）=12mol，2min后達到平衡，此時n（H₂）=3mol，則
                     N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始（mol）  6               12               0 
轉(zhuǎn)化（mol） 3                 9                  6
平衡（mol） 3                  3                 6
則V（NH₃）=$\frac{\frac{6mol}{3L}}{2min}$=1mol/（L•min），
體積為3L，則平衡濃度分別為1mol．L、1mol/L、2mol/L，
K=$\frac{{2}^{2}}{1×{1}^{3}}$=4，
故答案為：1； 4；
 ③A．3v_正（N₂）=v_正（H₂），都是正反應(yīng)速率，不能說明達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．反應(yīng)前后體積不等，則容器壓強不再發(fā)生變化，可說明達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．容器的體積以及氣體的質(zhì)量不變，無論是否達到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)氣體密度都不發(fā)生變化，故C錯誤；
D．N₂的體積分數(shù)不再發(fā)生變化，可說明達到平衡狀態(tài)，故D正確；
E．若單位時間內(nèi)生成x molN₂的同時，消耗x mol NH₃，正逆反應(yīng)速率不等，則反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài)，故E錯誤，
故答案為：BD；
（2）①催化劑存在下，H₂能將NO₃^-還原為N₂，25℃時，反應(yīng)10min，溶液的pH由7變?yōu)?2，說明反應(yīng)后溶液呈堿性，反應(yīng)的離子方程式為5H₂+2NO₃^-═N₂+2OH^-+4H₂O，
故答案為：5H₂+2NO₃^-═N₂+2OH^-+4H₂O；
②亞硝酸鹽水解是吸熱反應(yīng)，且水解時生成氫氧根離子，稀釋亞硝酸鹽溶液能促進其水解，所以要使NO₂^-水解使溶液中c（OH^-）變大，可促進NO₂^-水解的措施有加熱、加水或加酸等，
故答案為：升溫、加水（稀釋）、加酸等（任意兩種即可）；
③在陰極反應(yīng)是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N₂，陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2NO₃^-+10e^-+6H₂O=N₂↑+12OH^-，
故答案為：2NO₃^-+10e^-+6H₂O=N₂↑+12OH^-．

點評 本題考查較為綜合，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，題目涉及化學平衡的計算、平衡狀態(tài)的判斷，以及原電池、電解池知識，注意把握平衡狀態(tài)的判斷以及電解池的工作原理，難度中等．