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氮循环中的重要物质及其变化
氮气与氮的固定
(1)N2的分子结构
N2是双原子分子,2个N原子之间共用3个电子对,使每个N原子都达到了________.2个N原子之间结合十分牢固,要破坏它,需要很多的能量.
(2)N2的物理性质
氮气的颜色为________,气味是________,状态是________.
(3)N2的化学性质
通常情况下,N2化学性质________.在一定条件下,N2能跟O2或H2反应.
①N2和O2的反应:
N2+O2![]()
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2NO+O2![]()
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3NO2+H2O
2HNO3+NO
将上述反应中的后2个反应叠加,分别消去NO和NO2,可得到2个重要的总反应方程式:
2NO+O2
2NO2
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②N2和H2的反应:N2+3H2
2NH3
“
”表示反应同时向正反应方向和逆反应方向进行.这样的反应被称为可逆反应.
(4)实验室制取NH3
1774年,英国化学家普利斯特里首先用加热氯化铵和氢氧化钙混合物的方法制得了NH3.现在实验室里还用这种方法制取NH3.
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
(5)植物对氮的吸收和氮的固定
①通常,植物只吸收
和
.
②氮的固定:使空气中游离态的氮转化为可利用的含氮化合物的过程叫做氮的固定,简称固氮,如:N2→NH3,N2→NO等.
化合态氮→化合态氮,不是氮的固定,如:NH3→NH4Cl,NO→NO2.
化合态氮→游离态氮,也不是氮的固定.
自然固氮:根瘤菌固氮和闪电固氮.
人工固氮(工业固氮):合成氨和仿生固氮.
Q、R、X、Y、Z为周期表前四周期元素,原子序数依次递增.已知:
①Q为元素周期表中原子半径最小的元素;
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同;
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍;
④Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体,Q、R两种元素组成的原子个数比为1:1的化合物N是中学化学中常见的有机溶剂;
⑤Z有“生物金属”之称,Z4+离子和氩原子的核外电子排布相同.
请回答下列问题(答题时,Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示)
(1)化合物M的空间构型为
(2)R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为
(3)由上述一种或多种元素组成的与RY2互为等电子体的分子为
(4)由R、X、Y三种元素组成的RXY-离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应,生成X2、RY2等物质.该反应的离子方程式为
(5)Z原子基态时的外围电子排布式为
氮是地球上极为丰富的元素.填写下列空白.
(1)NH
中N原子的杂化轨道类型为________,
NH
的空间构型为________.
(2)常温下,锂可与氮气直接反应生成Li3N,Li3N晶体中氮以N3-存在,基态N3-的电子排布式为:________,Li3N晶体属于________晶体(填晶体类型).
(3)NH3的沸点为234K,NF3的沸点为154K,两者结构相似,NH3的沸点高于NF3的原因是:________.
(4)CO与N2相似,分子中都存在一个共价叁键,CO含________个π键.下表为CO与N2的相关信息.根据表中数据,说明CO比N2活泼的原因:________.
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(5)根据下表数据,写出氮气与氢气反应生成氨气的热化学方程式________.
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(6)CO与N2互为等电子体,其碳原子上有一对孤对电子,因此可作配体,如:Fe(CO)5、Ni(CO)4、Cr(CO)6等,在合成氨工业上中用铜洗液吸收CO,反应如下:
![]()
①基态Fe原子的未成对电子数有________个,
写出Cr、Cu+的价层电子排布式.________、________.
②醋酸二氨合铜(I)和醋酸羰基三氨合铜(I)都是配合物,[Cu(NH3)3CO]+中提供孤对电子的分子是:________,接受孤对电子的离子是:________,用箭号标出[Cu(NH3)2]+形成的配位键:________,[Cu(NH3)2]+中两个配位键的键角为180°,则Cu+采取________杂化与NH3形成配位键(填杂化类型).
③Ni(CO)4是无色液体,沸点42.1℃,熔点-19.3℃,难溶于水,易溶于有机溶剂.推测Ni(CO)4是________分子(填“极性”或“非极性”).
(7)氮化硅是一种高温陶瓷材料,它硬度大、熔点高、化学性质稳定.
①氮化硅晶体属于________晶体(填晶体类型);
②已知氮化硅晶体结构中,原子间都以共价键相连,且N原子与N原子,Si原子与Si原子不直接相连,同时每个原子都满足8电子结构,请写出氮化硅的化学式:________.
(8)极纯的氮气可由叠氮化钠(NaN3)加热分解而得到.2NaN3(s)=2Na(l)+3N2(g),反应过程中,断裂的化学键是离子键和共价键,形成的化学键有________.
、金刚石和石墨的结构模型如图所示(石墨仅表示出其中的一层结构).
(1)
、金刚石和石墨三者的关系互为
[ ]
(2)固态时,
属于____________晶体(填“离子”“原子”或“分子”),
分子中含有双键的数目是_____________.
(3)硅晶体的结构跟金刚石相似,1 mol硅晶体中含有硅硅单键的数目约是___________
个.二氧化硅的结构相当于在硅晶体结构中每个硅硅单键之间插入1个氧原子,二氧化硅的空间网状结构中,硅、氧原子形成的最小环上氧原子数目是______________.
(4)石墨层状结构中,平均每个正六边形占有的碳原子数是______________.
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