Question

10．氮是重要的非金屬元素，其單質用途之一是制取氨氣，反應方程式為：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的結構式為N≡N．
（2）己知常溫下拆開lmolH-H鍵，lmolN-H 鍵，lmolN≡N鍵分別需要吸收的能量是436kJ、39IkJ、946kJ，則N₂與H₂反應生成lmolNH₃對應放出熱量（填放出或吸收）的數(shù)值為30.7kJ．
（3）在一個容積為2L的密閉容器中上述反應．反應開始時，各物質的量分別為：n （N₂）=2mol，n（H₂）=4mol，2min后c（H₂）=0.5mol/L
v表示2min內(nèi)的平均反應速率，下列說法正確的是ABD
A.2min末時n （NH₃）=2.0mol      B．v（N₂）=0.25mol/（ L•min）
C．v（NH₃）=l.0mol/（ L•min）  D.2min末時N₂的濃度為0.5mol/L
（4）在350℃、30MPa下合成氨氣時，n（NH₃）和n（H₂） （n表示物質的量）隨時間變化的關系如圖所示，下列正確的是AD
A．點a的止反應速率比點b 的大
B．點c處反應達到平衡
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，如果加入適當催化劑可以使該反應加快
（5）氮可以形成多種離子和分子，如N₃^-、NH₂^-、N₂H₄、N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺等，己知N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺是中性分子N₂H₄結合質子生成的，有與NH₄⁺相似的性質．
①寫出N₂H₅⁺與強堿反應的離子方程式為：N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O．
②在火箭推進器中裝有還原劑肼（N₂H₄）和強氧化劑H₂O₂，兩者反應生成兩種不污染環(huán)境的物質．試寫出該反應的化學方程式：N₂H₄+2H₂O₂=N₂↑+4H₂O．
③己知N₂H₄中各原子達到8e^-或2e^-穩(wěn)定結構，試寫出N₂H₄電子式．

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）化學反應中，化學鍵斷裂吸收能量，形成新化學鍵放出能量，根據(jù)方程式計算分別吸收和放出的能量，以此計算反應熱；
（3）依據(jù)化學三行計算列式，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；
（4）在N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反應中，隨著反應的進行，反應物的物質的量逐漸減少，生成物的物質的量逐漸增多，當達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，反應物的生成物的物質的量不再改變，曲線為水平直線，催化劑改變反應速率，不改變化學平衡，以此判斷題中各項；
（5）①N₂H₅⁺中N的化合價為-2價，N₂H₅⁺是由中性分子 N₂H₄ 結合1個質子形成的，故N₂H₅⁺相當于一元酸，堿性溶液中反應的離子方程式為N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O；
②肼和過氧化氫反應生成氮氣和水；
③肼分子式為NH₂-NH₂，每個氮原子形成三個化學鍵．

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構式為：N≡N，
故答案為：第二周期VA族；N≡N；
（2）在反應N₂+3H₂?2NH₃中，斷裂3molH-H鍵，1mol N≡N鍵共吸收的能量為：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6mol N-H鍵，放出的能量為：6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，該反應為放熱反應，放出的熱量為：2346kJ-2254kJ=92kJ，即1molN₂，生成2mol NH₃，放出的熱量為92KJ，1mol H₂生成NH₃放出的熱量為$\frac{92kJ}{3}$≈30.7KJ，故答案為：放出；30.7KJ；
（3）依據(jù)化學三行計算列式，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；
（4）A、從a點到b點，氫氣的物質的量在逐漸減少，氫氣的物質的量濃度在逐漸減少，所以正反應的反應速率在逐漸降低，即點a的正反應速率比點b的大，故A正確；
B、c點反應物和生成物物質的量仍在變化，沒有達到平衡狀態(tài)，所以正逆反應速率不相等，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，如果加入適當催化劑可以使該反應速率加快，故D正確；
故答案為：AD；
（5）①N₂H₅⁺中N的化合價為-2價，N₂H₅⁺是由中性分子 N₂H₄ 結合1個質子形成的，故N₂H₅⁺相當于一元酸，堿性溶液中反應的離子方程式為N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O，
故答案為：N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O；
②肼和過氧化氫反應生成氮氣和水，反應的化學方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂↑+4H₂O，故答案為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂↑+4H₂O；
③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，故答案為：．

點評 本題考查較綜合，涉及元素周期律和元素周期表、化學反應速率計算、化學平衡影響因素、物質的性質等知識，為高頻考點，把握原子結構與性質為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，題目難度中等．