Question

12．氮是重要的非金屬元素，單質(zhì)用途之一是制取氨氣，反應(yīng)方程式為：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；回答下列問題：
（1）氮元素在元素周期表的位置為第二周期VA族，N₂的結(jié)構(gòu)式為N≡N
（2）在一個容積為2L的密閉容器中上述反應(yīng)．反應(yīng)開始時，各物質(zhì)的量分別為：
n（N₂）=2mol，n（H₂）=4mol，2min后n（H₂）=1mol．
v表示反應(yīng)速率，下列正確的是ABD
A．2min末時n（NH₃）=2.0mol             
B． v（N₂）=0.25mol•L^-1•min^-1
C．v（NH₃）=1.0mol•L^-1•min^-1
D．2min末時N₂的濃度為0.5mol•L^-1
（3）在350℃、30MPa下合成氨氣時，n（NH₃）和n（H₂）（n表示物質(zhì)的量）隨時間變化的關(guān)系如圖所示，下列正確的是AD．
A．點a的正反應(yīng)速率比點b的大
B．點c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C．點d（t₁時刻）和點e（t₂時刻）處n（N₂）不一樣
D．其他條件不變，如果加入適當(dāng)催化劑可以使該反應(yīng)加快
（4）氮可以形成多種離子和分子，如N₃^-、NH₂^-、N₂H₄、N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺等，已知N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺是中性分子N₂H₄結(jié)合質(zhì)子生成的，有與NH₄⁺相似的性質(zhì)．
①寫出N₂H₅⁺與強(qiáng)堿反應(yīng)的離子方程式為：N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O．
②在火箭推進(jìn)器中裝有還原劑肼（N₂H₄）和強(qiáng)氧化劑H₂O₂，兩者反應(yīng)生成兩種不污染環(huán)境的物質(zhì)．寫出N₂H₄電子式該反應(yīng)的化學(xué)方程式為N₂H₄+2H₂O₂=N₂↑+4H₂O．
③寫出與N₃^-電子數(shù)相等的一種分子的分子式CO₂或N₂O或BeF₂．

Answer 1

分析 （1）氮元素原子序數(shù)為7，原子核外有兩個電子層，最外層5個電子，位于第二周期第ⅤA族，氮氣分子中氮原子間形成三個共價鍵；
（2）依據(jù)化學(xué)三行計算列式，2min后n（H₂）=1mol，
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 2      4          0
變化量（mol） 1      3          2
2min后（mol）  1       1          2
據(jù)此判斷選項；
（3）在N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反應(yīng)中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的物質(zhì)的量逐漸減少，生成物的物質(zhì)的量逐漸增多，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物的生成物的物質(zhì)的量不再改變，曲線為水平直線，催化劑改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，以此判斷題中各項；
（4）①N₂H₅⁺中N的化合價為-2價，N₂H₅⁺是由中性分子 N₂H₄ 結(jié)合1個質(zhì)子形成的，故N₂H₅⁺相當(dāng)于一元酸，堿性溶液中反應(yīng)的離子方程式為N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O；
②肼分子式為NH₂-NH₂，每個氮原子形成三個化學(xué)鍵，肼和過氧化氫反應(yīng)生成氮氣和水；
③原子個數(shù)、價電子數(shù)相同的為等電子體，等電子體結(jié)構(gòu)相似；

解答 解：（1）氮元素原子序數(shù)為7，原子核外有兩個電子層，最外層5個電子，位于第二周期第ⅤA族，氮氣分子中氮原子間形成三個共價鍵結(jié)構(gòu)式為：N≡N，
故答案為：第二周期VA族；N≡N；
（2）依據(jù)化學(xué)三行計算列式，2min后n（H₂）=1mol，
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 2      4          0
變化量（mol） 1      3          2
2min后（mol）  1       1          2
A．2min末時n（NH₃）=2.0mol，故A正確；           
B． v（N₂）=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{2min}$=0.25mol•L^-1•min^-1 ，故B正確；
C．v（NH₃）=$\frac{\frac{2mol}{2L}}{2min}$=0.5mol•L^-1•min^-1 ，故C錯誤；
D．2min末時N₂的濃度=$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol•L^-1 ，故D正確；
故答案為：ABD；
（3）A、從a點到b點，氫氣的物質(zhì)的量在逐漸減少，氫氣的物質(zhì)的量濃度在逐漸減少，所以正反應(yīng)的反應(yīng)速率在逐漸降低，即點a的正反應(yīng)速率比點b的大，故A正確；
B、c點反應(yīng)物和生成物物質(zhì)的量仍在變化，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，所以正逆反應(yīng)速率不相等，故B錯誤；
C、d點和e點都處于平衡狀態(tài)，n（N₂）不變，即d點和e點n（N₂）相等，故C錯誤；
D．其他條件不變，如果加入適當(dāng)催化劑可以使該反應(yīng)速率加快，故D正確；
故答案為：AD；
（4）①N₂H₅⁺中N的化合價為-2價，N₂H₅⁺是由中性分子 N₂H₄ 結(jié)合1個質(zhì)子形成的，故N₂H₅⁺相當(dāng)于一元酸，堿性溶液中反應(yīng)的離子方程式為N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O，
故答案為：N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O；
②肼是氮原子和氮原子形成一個共價鍵，剩余價鍵和氫原子形成共價鍵，電子式為，肼和過氧化氫反應(yīng)生成氮氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂↑+4H₂O，
故答案為：，N₂H₄+2H₂O₂=N₂↑+4H₂O；
③N₃^-被稱為類鹵離子，含3個原子、含16個價電子，與N₃^-互為等電子體的分子的化學(xué)式為N₂O或CO₂或CS₂或BeF₂，
故答案為：N₂O或CO₂或CS₂BeF₂；

點評 本題考查較綜合，涉及元素周期律和元素周期表、化學(xué)反應(yīng)速率計算、化學(xué)平衡影響因素、物質(zhì)的性質(zhì)等知識，為高頻考點，把握原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．