Question

氮及其化合物在人们的日常生活、生产和环保事业中属于“明星物质”。回答下列问题:

（1）氨气是农业肥料和化工生产的重要原料，其电子式为____。

（2）叠氮化钠(NaN₃)在药物制备、合成影像、化学分析、汽车制造等行业有着广泛的用途，但该物质极易爆炸，且有副毒。可用NaClO溶液对含有叠氮化钠的溶液进行处理，生成一种无污染的气体单质，反应的化学方程式为______________。

（3）“固氮”是农业科学家研究的永恒主题。在某特殊催化剂和光照条件下，N₂与水反应可生成NH₃。

已知:

（i）4NH₃(g)+3O₂(g)2N₂(g) +6H₂O(g)     △H₁=-1266 kJ/mol；

（ii）H₂O(g)=H₂O(l)    △H₂= -44.0kJ/mol。

则2N₂(g) +6H₂O(l)4NH₃(g)+3O₂(g)    △H₃=______kJ/mol。

（4）目前“人工固氮”最成功的应用就是工业合成氨:

N₂(g) +3H₂(g)2NH₃(g)  △H=-92.4kJ/mol。将1.00molN₂和3.00molH₂充入到容积为3L的恒容密闭容器中，发生上述反应。

①图甲是测得X、Y 的浓度随时间变化的曲线.其中Y 为_____(写化学式)，反应达到平衡时的平均反应速率v(N₂) =_________。

②在不同温度和压强下，平衡体系中NH₃的体积分数与温度、压强关系如图乙，则压强p₁_____p₂(填“>”“<”“=”或“不确定”，下同)，B、D 两点的平衡常数K_B____K_D，B 点N₂ 的转化率=_________(保留3位有效数字)。

（5）“绿水青山就是金山银山”，利用原电池原理(6NO₂ +8NH₃=7N₂+12H₂O)可以处理氮的氧化物和NH₃ 尾气,装置原理图如图丙:

负极反应式为__________，当有标准状况下4.48 L NO₂被处理时，转移电子的物质的量为_____mol。

Answer

NaClO+2NaN3+ H2O=NaCl +2NaOH +3N2↑ +1 530 H2 0.025 mol· L-1· min-1 < > 82.4% 2NH3 -6e- +6OH-=N2+6H2O 0.8

【解析】（1）氨气的电子式为。

（2）由题中信息可知，叠氮化钠(NaN3)可与NaClO溶液反应，生成氮气，根据元素的化合价变化规律，该反应的化学方程式为NaClO+2NaN3+ H2O=NaCl +2NaOH +3N2↑。

（3）已知:（i）4NH3(g)+3O2(g)2N2(g) +6H2O(g) △H1=-1266 kJ/mol；（ii）H2O(g)=H2O(l)  △H2= -44.0kJ/mol。根据盖斯定律，由（i）- （ii）可得2N2(g) +6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)  △H3=+1 530 kJ/mol。

（4）①由图甲可知， 从反应开始到达平衡，X、Y 的变化量分别为0.50 mol/L和0.75 mol/L，变化量之比为2:3，所以，X为NH3、Y 为H2，反应达到平衡时的平均反应速率v(N2) =0.025 mol• L-1•min-1。

②由合成氨的反应可知，在相同温度下，压强越大，氨的体积分数越大；在相同压强下，温度越高氨的体积分数越小，其平衡常数越小。由图乙可知，在300℃下，平衡体系中NH3的体积分数：B点大于C点。所以，压强p1＜p2；B、D 两点的平衡常数KB＞KD；B 点氨的体积分数为70％，设氮气的转化率为x，则氢气和氨气的变化量分别为3x和2x，所以，，解之得x=，所以，N2 的转化率=82.4%。

（5）由题意可知，氨气在负极上发生氧化反应生成氮气，其电极反应式为2NH3 -6e- +6OH-=N2+6H2O。当有标准状况下4.48 L NO2被处理时，即0.2mol NO2被还原，N的化合价由+4降为0，转移电子的物质的量为0.8mol。