Question

10．氮是重要的非金屬元素，其單質(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）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(yīng)生成lmolNH₃對應(yīng)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(yīng)．反應(yīng)開始時(shí)，各物質(zhì)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(yīng)速率，下列說法正確的是ABD
A.2min末時(shí)n （NH₃）=2.0mol      B．v（N₂）=0.25mol/（ L•min）
C．v（NH₃）=l.0mol/（ L•min）  D.2min末時(shí)N₂的濃度為0.5mol/L
（4）在350℃、30MPa下合成氨氣時(shí)，n（NH₃）和n（H₂） （n表示物質(zhì)的量）隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，下列正確的是AD
A．點(diǎn)a的止反應(yīng)速率比點(diǎn)b 的大
B．點(diǎn)c處反應(yīng)達(dá)到平衡
C．點(diǎn)d （t₁時(shí)刻）和點(diǎn)e （t₂時(shí)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
（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(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)．試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：N₂H₄+2H₂O₂=N₂↑+4H₂O．
③己知N₂H₄中各原子達(dá)到8e^-或2e^-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，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?dú)夥肿又械�原子間形成三個共價(jià)鍵；
（2）化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵斷裂吸收能量，形成新化學(xué)鍵放出能量，根據(jù)方程式計(jì)算分別吸收和放出的能量，以此計(jì)算反應(yīng)熱；
（3）依據(jù)化學(xué)三行計(jì)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(xiàng)；
（4）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(shí)，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(xiàng)；
（5）①N₂H₅⁺中N的化合價(jià)為-2價(jià)，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肼和過氧化氫反應(yīng)生成氮?dú)夂退��?br />③肼分子式為NH₂-NH₂，每個氮原子形成三個化學(xué)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?dú)夥肿又械�原子間形成三個共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)式為：N≡N，
故答案為：第二周期VA族；N≡N；
（2）在反應(yīng)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(yīng)為放熱反應(yīng)，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(xué)三行計(jì)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(shí)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(shí)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(diǎn)到b點(diǎn)，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(diǎn)a的正反應(yīng)速率比點(diǎn)b的大，故A正確；
B、c點(diǎn)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(diǎn)和e點(diǎn)都處于平衡狀態(tài)，n（N₂）不變，即d點(diǎn)和e點(diǎn)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；
（5）①N₂H₅⁺中N的化合價(jià)為-2價(jià)，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肼和過氧化氫反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，反�?yīng)的化學(xué)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(jià)鍵，剩余價(jià)鍵和氫原子形成共價(jià)鍵，電子式為，故答案為：．

點(diǎn)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(jì)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(diǎn)，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．