Question

【題目】煤粉中的氮元素在使用過程中的轉化關系如圖所示：

(1)②中NH3參與反應的化學方程式為_______。

(2)焦炭氮中有一種常見的含氮有機物吡啶()，其分子中相鄰的C和N原子相比，N原子吸引電子能力更___________(填“強”或“弱”)，從原子結構角度解釋原因：________。

(3)工業(yè)合成氨是人工固氮的重要方法。2007年化學家格哈德·埃特爾證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應過程，示意如圖：

下列說法正確的是________(選填字母)。

a. 圖①表示N2、H2分子中均是單鍵

b. 圖②→圖③需要吸收能量

c. 該過程表示了化學變化中包含舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的生成

(4)已知：N2(g) ＋ O2(g) = 2NO(g) ΔH = a kJ·mol-1

N2(g) ＋ 3H2(g) = 2NH3(g) ΔH = b kJ·mol-1

2H2(g) ＋ O2(g) = 2H2O(l) ΔH = c kJ·mol-1

反應后恢復至常溫常壓，①中NH3參與反應的熱化學方程式為________。

(5)用間接電化學法除去NO的過程，如圖所示：

①已知電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間，寫出陰極的電極反應式：________。

②用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理：__________。

Answer 1

【答案】4NH3+5O24NO+6H2O 強 C和N原子在同一周期(或電子層數(shù)相同)，N原子核電荷數(shù)更大，原子半徑更小，原子核對外層電子的吸引力更強 bc 4NH3(g) + 6NO(g) = 5N2(g) + 6H2O(l) ΔH = (3c-3a-2b) kJ·mol-1 2HSO3- + 2e- + 2H+ = S2O42- + 2H2O 2NO + 2S2O42- +2H2O = N2 + 4HSO3-

【解析】

(1)氨氣在催化劑條件下與氧氣反應生成一氧化氮和水，為重要的工業(yè)反應，反應的化學方程式為4NH3+5O24NO+6H2O；

(2)由于C和N原子在同一周期(或電子層數(shù)相同)，N原子核電荷數(shù)更大，原子半徑更小，原子核對外層電子的吸引力更強，所以N原子吸引電子能力更強；

(3)a．氮氣中兩個氮原子之間為三鍵，故a錯誤；

b．分析題中圖可以知道，圖②表示N2、H2被吸附在催化劑表面，而圖③表示在催化劑表面，N2、H2中化學鍵斷裂，斷鍵吸收能量，所以圖②→圖③需要吸收能量，故b正確；

c．在化學變化中，氮分子和氫分子在催化劑的作用下斷裂成氫原子和氮原子，發(fā)生化學鍵的斷裂，然后原子又重新組合成新的分子，形成新的化學鍵，所以該過程表示了化學變化中包含舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的生成，故c正確；

答案選bc。

(4)①中NH3參與的反應為：4NH3(g) + 6NO(g) = 5N2(g) + 6H2O(l)；

已知：N2(g) ＋ O2(g) = 2NO(g) ΔH = a kJ·mol-1 i；

N2(g) ＋ 3H2(g) = 2NH3(g) ΔH = b kJ·mol-1 ii；

2H2(g) ＋ O2(g) = 2H2O(l) ΔH = c kJ·mol-1 iii；

根據(jù)蓋斯定律iii×3- i×3-ii×2可得4NH3(g) + 6NO(g) = 5N2(g) + 6H2O(l) ΔH=(3c-3a-2b)kJ·mol-1；

(5)①陰極發(fā)生還原反應，據(jù)圖可知亞硫酸氫根離子得電子被還原生成S2O42-，電解質溶液顯弱酸性，所以電極反應式為：2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O；

②據(jù)圖可知S2O42-與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應，生成氮氣和亞硫酸氫根，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，反應的離子方程式為：2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-。