Question

20．N是重要的非金屬元素，尿素、羥胺、硝酸、亞硝酸鈉均為重要的含氮化合物．
（1）尿素[CO（NH₂）₂]是人類利用無(wú)機(jī)物合成的第一種有機(jī)物．
①尿素中元素原子半徑最大的原子結(jié)構(gòu)示意圖為；
②尿素在土壤中的脲酶作用下會(huì)水解生成碳酸銨或碳酸氫銨，若與堿性肥料混合施用，會(huì)造成氮元素?fù)p失，請(qǐng)用離子方程式解釋其原因NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O；
③已知：20°C時(shí)，H₂CO₃：K_a1=4.2×10ˉ⁷、K_a2=5.6×10ˉ¹¹；NH₃•H₂O：K_b=1.7×10ˉ⁵，碳酸氫銨溶液中HCO₃^-、NH₄⁺、OHˉ、H⁺四種離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
（2）羥胺（NH₂OH）可看做是氨分子內(nèi)的1個(gè)氫原子被羥基取代的物質(zhì)，常用作還原劑．
①利用羥胺的還原性，可以除去含F(xiàn)e²⁺中的Fe³⁺，氧化產(chǎn)物是一種性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)污染的氣體，寫出反應(yīng)的離子方程式2NH₂OH+2Fe³⁺=2Fe²⁺+N₂↑+2H₂O+2H⁺
②制備NH₂OH•HCl（鹽酸羥胺）的一種工藝流程如圖所示：

ⅰ步驟中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+2SO₂=Ca（HSO₃）₂；
ⅱ步驟中使用的NaNO₂外觀酷似食鹽，誤食會(huì)中毒．可用電解法將工業(yè)廢水中少量的NO₂ˉ轉(zhuǎn)化為N₂以降低其危害．寫出NO₂^-在酸性條件下轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾碾姌O反應(yīng)式為2NO₂^-+8H⁺+6e^-=N₂+4H₂O．
ⅲ步驟中，X為BaCl₂（填化學(xué)式）；若要使濾液Y中SO₄²ˉ、SO₃²ˉ濃度均小于1×10ˉ⁵mol/L，溶液中Ba²⁺濃度應(yīng)不小于5.0×10^-5mol/L．[已知K_SP（BaSO₃）=5.0×10ˉ¹⁰；K_SP（BaSO₄）=1.1×10ˉ¹⁰]
③用惰性電極電解硝酸溶液可制備NH₂OH．寫出其陽(yáng)極反應(yīng)式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）①尿素[CO（NH₂）₂]中C原子半徑最大；
②堿性條件下，銨根離子和氫氧根離子反應(yīng)生成一水合氨，一水合氨不穩(wěn)定易分解生成氨氣和水；
③電離平衡常數(shù)越大，其電離程度越大，則其離子水解程度越��；
（2）①羥胺被氧化生成氮?dú)猓?br />②i二氧化硫和氫氧化鈣反應(yīng)生成鹽和水；
ii電解時(shí)，得電子的微粒在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，電解亞硝酸根離子溶液時(shí)，陰極上亞硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退��?br />ⅲ由轉(zhuǎn)化前后的物質(zhì)可知，生成物中引入鋇離子和氯離子；Y中SO₄²ˉ、SO₃²ˉ濃度均小于1×10ˉ⁵mol/L，以K_SP（BaSO₃）計(jì)算；
③用惰性電極電解硝酸溶液可制備NH₂OH，陽(yáng)極上氫氧根離子失去電子，陰極上N得到電子．

解答 解：（1）①原子的電子層數(shù)越多，其原子半徑越大，相同周期的元素中，原子半徑隨著原子序數(shù)的增大而減小，所以原子半徑最大的元素是C元素，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故答案為：；
②堿性條件下，銨根離子和氫氧根離子反應(yīng)生成一水合氨，一水合氨不穩(wěn)定易分解生成氨氣和水，所以其離子方程式為：NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O；
③電離平衡常數(shù)越大，其電離程度越大，則其離子水解程度越小，根據(jù)電離平衡常數(shù)知，電離程度大小關(guān)系是NH₃•H₂O＞H₂CO₃＞HCO₃^-，則水解程度CO₃^2-＞HCO₃^-＞NH₄⁺，所以碳酸氫銨溶液呈堿性，溶液中還存在碳酸根離子等，所以HCO^-₃、NH⁺₄、OH^-、H⁺四種離子濃度由大到小c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）①羥胺被氧化生成氮?dú)夂退�，反�?yīng)的離子方程式為2NH₂OH+2Fe³⁺=2Fe²⁺+N₂↑+2H₂O+2H⁺，故答案為：2NH₂OH+2Fe³⁺=2Fe²⁺+N₂↑+2H₂O+2H⁺；
②i二氧化硫和氫氧化鈣反應(yīng)生成鹽和水，反應(yīng)化學(xué)方程式：Ca（OH）₂+2SO₂=Ca（HSO₃）₂，故答案為：Ca（OH）₂+2SO₂=Ca（HSO₃）₂；
ⅱ電解時(shí)，得電子的微粒在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，電解亞硝酸根離子溶液時(shí)，陰極上亞硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退�，電極反應(yīng)式為2NO₂^-+8H⁺+6e^-=N₂↑+4H₂O，故答案為：2NO₂^-+8H⁺+6e^-=N₂+4H₂O；
ⅲ由轉(zhuǎn)化前后的物質(zhì)可知，生成物中引入鋇離子和氯離子，則X為BaCl₂；Y中SO₄²ˉ、SO₃²ˉ濃度均小于1×10ˉ⁵mol/L，溶液中Ba²⁺濃度應(yīng)不小于$\frac{5.0×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$=5.0×10^-5mol/L，故答案為：BaCl₂；5.0×10^-5mol/L；
③用惰性電極電解硝酸溶液可制備NH₂OH，陽(yáng)極上氫氧根離子失去電子，陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及離子濃度大小比較、溶度積的計(jì)算、電解、氧化還原反應(yīng)等，注重高頻考點(diǎn)的考查，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．