Question

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．请回答下列问题：（1）

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．请回答下列问题：（1）氮元素与氢元素可组成多种微粒，如NH3、NH4+、肼（N2H4）等．分析常见的H2O与H2O2、CH4与C2H6的分子结构，写出N2H4的电子式______．NH3与NaClO反应可得到N2H4，该反应的化学方程式为______；（2）如图是工业生产硝酸铵的流程示意图．①A、B、C、D四个容器中的反应，属于氧化还原反应的是______（填字母）．②某化肥厂用氨气制硝酸铵，已知氨气制NO的产率是96%，NO制硝酸的产率是92%，则制硝酸所用的氨气的质量占总氨气质量的______%（不考虑生产中的其它损耗　）．（3）科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法．曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3．进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3h）：T/K303313323353NH3生成量/（10-6 mol）4.85.96.02.0相应的化学方程式：N2（g）+3H2O（l）?2NH3（g）+32O2（g）△H=+765.2kJ?mol-1回答下列问题：①该反应在较低温度下能否自发进行？______；②从323K到353K，氨气的生成量减少的原因______．（4）在25℃下，将a mol?L-1的氨水与0.01mol?L-1的盐酸等体积混合，反应时溶液中c（NH4+）=c（Cl-）．用含a的代数式表示NH3?H2O的电离常数Kb=______．

Answer 1

（1）根据H₂O与H₂O₂、CH₄与C₂H₆的分子结构可知，N₂H₄的电子式中存在4个氮氢键，氮原子最外层达到8电子稳定结构，所以其电子式为：；氨气与次氯酸钠反应生成N₂H₄，次氯酸中氯元素有+1价变为-1价的氯离子，化合价降低了2价，氨气的氮元素化合价有-3价升高为-2价，升高了1价，所以氨气的计量数为2，次氯酸钠的计量数为1，根据观察法配平后的反应方程式为：2NH₃+NaClO═N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案为：；2NH₃+NaClO═N₂H₄+NaCl+H₂O；
（2）①反应A为氮气与氢气合成氨的反应，该反应中有化合价变化，属于氧化还原反应；
反应B为氨气的催化氧化，氨气中氮元素有-3价升高到一氧化氮中的+2价，该反应属于氧化还原反应；
反应C为NO与氧气反应生成二氧化氮，该反应属于氧化还原反应；
反应D为氨气与硝酸反应生成硝酸铵，该反应中没有化合价变化，不属于氧化还原反应；
所以属于氧化还原反应的为：ABC，
故答案为：ABC；
②由NH₃制NO的产率是96%、NO制HNO₃的产率是92%，根据氮原子守恒可知，NH₃～NO～HNO₃，则1mol氨气可得到硝酸1mol×96%×92%=0.8832mol，由HNO₃+NH₃═NH₄NO₃，则该反应消耗的氨气的物质的量为0.8832mol，氨气的质量之比等于物质的量之比，
则制HNO₃所用去的NH₃的质量占总耗NH₃质量的百分数为：

1mol

1mol+0.8832mol

×100%=53.1%，
故答案为：53.1；
（3）①因该反应的△H＞，△S＞0，根据△G=△H-T?△S＜0反应可自发进行，故低温时△G＞0，所以低温时不能自发进行；
故答案为：不能；
（2）根据N₂（g）+3H₂O（l）?2NH₃（g）+

3

2

O₂（g）△H=+765.2kJ?mol^-1，此正反应为吸热反应，根据平衡移动原理，升高温度，平衡向吸热方向移动，氨的量应增加，从303K-323K，符合平衡移动规律，但从323K-353K，氨的量随温度的升高而降低，不符合平衡移动原理，只能是发生了其他反应，即在高温下，氨气易被氧气氧化生成一氧化氮和水，
故答案为：氨气在高温下被氧气氧化；
（4）溶液中存在电荷守恒，c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-），由于c（NH₄⁺）=c（Cl^-），故c（H⁺）=c（OH^-），溶液呈中性，故溶液中c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液中c（NH₄⁺）=c（Cl^-）=

1

2

×0.01mol?L^-1=0.005mol?L^-1，故混合后溶液中c（NH₃．H₂O）=

1

2

×amol?L^-1-0.005mol?L^-1=（0.5a-0.005）mol/L，NH₃?H₂O的电离常数K_b=

10?7×0.005

0.5a?0.005

=

10?9

a?0.01

，
故答案为：

10?9

a?0.01

．