Question

2．I氮是地球上極為豐富的元素，氮及其化合物與人們的生活息息相關．在氮的單質和常見化合物中：
（1）常用作保護氣（如填充燈泡、焊接保護等）的物質是N₂；
（2）能與酸反應生成鹽，在常溫下為氣態(tài)的物質是NH₃；
（3）在通常狀況下是晶體，易溶于水，可以作氮肥，遇堿會放出帶刺激性氣味氣體．寫出它們與NaOH等強堿溶液反應的離子方程式NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O．
II氮元素可形成多種離子，如N^3-、N₃^-、NH₂^-、NH₄⁺、N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺等．
（1）氮元素在周期表中的位置是．請畫出氮的原子結構示意圖．
（2）氮的常見氫化物的結構式為，其空間構型為，它溶于水后顯堿性的原因是NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-（用離子方程式說明）
（3）實驗室可用銅與稀硝酸反應制取NO，其離子方程式是．為防止環(huán)境污染，可用堿液吸收氮的氧化物．NO與NO₂按物質的量之比1：1被NaOH溶液完全吸收后得到一種鈉鹽，該化學方程式是NaNO₂．
（4）同溫同壓下，3.5L NH₃恰好將3.0L NO和NO₂的混合氣完全轉化為N₂，則原混合氣中 NO和NO₂的體積比是1：3．
（5）含有1mol HNO3的稀硝酸分別與不同質量的鐵粉，所得氧化產物a、b與鐵粉物質的量關系如圖所示．氧化產物b是n3=p=0.15．

Answer 1

分析 I（1）可以用作食品保護氣的物質應該具有的性質有：化學性質不活潑，無毒，對人體沒有副作用；
（2）能和酸反應生成鹽的物質應該具有堿性；
（3）可以作氮肥、遇堿會放出帶刺激性氣味氣體的物質為銨鹽；銨鹽和氫氧化鈉等強堿溶液能發(fā)生復分解反應．
II（1）氮元素原子核外電子排布為1s²2s²2p³，主族元素周期數=電子層數，主族族序數=最外層電子數，據此判斷碳元素在周期表中位置，畫出其原子結構示意圖；
（2）氮的常見氫化物為氨氣，氨氣分子中氮原子與氫原子之間形成1對共用電子對，結構式中用“-”表示共用電子對；根據價層電子對互斥理論確定氨氣空間構型；
（3）銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、NO與水；
NO與NO₂發(fā)生反應為歸中反應，根據N元素的化合價可知應生成NaNO₂；
（4）氮氧化物與氨氣發(fā)生的反應是氧化還原反應，氮氧化物把氨氣氧化為氮氣，本身被還原為氮氣，可以利用反應方程式通過設未知列方程組計算；也可以根據氧化還原反應的電子守恒計算；也可以利用平均值法計算；
（5）向稀硝酸中加入鐵粉時，開始先生成Fe（NO₃）₃，當鐵過量時，過量的鐵再與 Fe（NO₃）₃反應生成 Fe（NO₃）₂，反應涉及兩個方程式Fe+4 HNO_3（稀）=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O、2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂．

解答 解：I（1）N₂的化學性質不活潑，無毒，可以用作食品保護氣，
故答案為：N₂；
（2）能和酸反應生成鹽的物質應該具有堿性，在常溫下為氣態(tài)的物質是NH₃；
故答案為：NH₃；
（3）可以作氮肥、遇堿會放出帶刺激性氣味氣體的物質為銨鹽，銨鹽都是易溶于水的物質，銨鹽和氫氧化鈉等強堿溶液能發(fā)生復分解反應，生成氨氣和水，離子反應方程式為：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O．
II（1）氮的原子序數為7，其核外電子排布為1s²2s²2p³，則N元素位于周期表中第二周期ⅤA族，其原子結構示意圖為：，
故答案為：第二周期ⅤA族；；
（2）氮的常見氫化物為氨氣，氨氣中存在3個氮氫鍵，電子式為，用“-”表示共用電子對，氨氣的結構式為：，氨氣中氮原子含有3個σ鍵和1個孤電子對，所以其價層電子對個數是4，該分子屬于三角錐形結構，氨電離產生氫氧根離子，使溶液呈堿性，化學方程式為NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，
故答案為：；三角錐形；NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-；
（3）銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、NO與水，反應離子方程式為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
NO與NO₂發(fā)生反應為歸中反應，根據N元素的化合價可知應生成NaNO₂，
故答案為：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；NaNO₂；
（4）根據反應可知：氨氣被氧化為氮氣，NH₃～N₂～3e^-；一氧化氮被還原為氮氣，NO～N₂～2e^-二氧化氮被還原為氮氣NO₂～N₂～4e^-
設一氧化氮體積為x，二氧化氮體積為3-x，氨氣的體積為3.5L，根據電子守恒可知：3.5L×3=2x+4×（3-x），x=0.75L，二氧化氮體積為2.25L，則相同條件下，混合氣體中NO和NO₂的體積比等于物質的量之比=0.75：2.25=1：3；
故答案為：1：3；
（5）向稀硝酸中加入鐵粉時，發(fā)生兩個過程，開始先生成Fe（NO₃）₃，反應方程式為：Fe+4 HNO_{3（�。�}=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，根據硝酸的物質的量為4mol利用方程式可計算出生成的 Fe（NO₃）₃為1mol，則硝酸為1mol生成的 Fe（NO₃）₃為0.25mol，所以參加反應的鐵為0.25mol即n₁=0.25，a為 Fe（NO₃）₃，
Fe（NO₃）₃ 與過量的鐵繼續(xù)反應生成 Fe（NO₃）₂，反應方程式為：2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂，P點為 Fe（NO₃）₃ 與 Fe（NO₃）₂物質的量相等的點，設生成的 Fe（NO₃）₂物質的量xmol，則利用方程式可求得，
2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂，
2                          3
0.25mol-x             x
x=0.15，即P=0.15，
再根據鐵原子守恒，n（Fe）=n（Fe（（NO₃）₂）+_n （Fe（NO₃）），所以 n（Fe）=0.3mol即n₂=0.3mol，
P點為 Fe（NO₃）₃ 與 Fe（NO₃）₂物質的量相等的點，物質的量為0.15mol，加入鐵最后到r點，溶質全部為 Fe（NO₃）₂，2Fe（NO₃）₃+Fe=3 Fe（NO₃）₂消耗鐵物質的量為0.075mol，生成硝酸亞鐵0.225mol，則n₃=0.375mol，
故答案為：Fe（NO₃）₂；0.375；0.15．

點評 本題考查了含氮物質的性質，側重考查了氮氧化物發(fā)生的化學反應、氧化還原反應電子轉移、鐵與稀硝酸的反應，注意鐵和硝酸誰多誰少，以及加入的順序，注意（5）圖象中曲線的變化實質理解應用，題目難度中等．