Question

5．空气中氮气的含量最多，氮气在高温、高压条件下可与某些物质发生反应，如图是以空气和其他必要的原料合成氮肥（NH₄NO₃）的工业流程．请按要求回答下列问题：

（1）步骤①中发生的变化是物理．（填“物理”或“化学”）
（2）写出步骤②中发生反应的化学方程式N₂+3H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2NH₃．
（3）上述化学反应中属于化合反应的有3个．
（4）如图是产品铭牌，即化肥硝酸铵包装上的部分说明，求硝酸铵中氢、氧元素的质量比为1：12；氢元素的质量分数是5%；该化肥是混合物（填“纯净物”或“混合物”）（相对原子质量H-1 N-14 O-16）

Answer 1

分析 （1）根据流程结合分离液态空气法获得气体的方法分析变化；
（2）根据步骤②是氮气和氢气在一定条件下反应生成氨气，步骤③是氨气和氧气在催化剂加热的条件下生成一氧化氮和水进行分析；
（3）根据流程图中涉及的反应分析反应类型；
（4）根据元素质量=元素的相对原子质量×该元素的原子个数求出元素质量比；根据元素质量分数的计算方法求出氢元素的质量分数，求出氮元素的质量分数，与图中含氮量比较判断是纯净物还是混合物．

解答 解：（1）从空气中分离出原有的氮气和氧气是利用二者的沸点不同，没有产生新的物质，发生的是物理变化；
（2）步骤②是氮气和氢气在一定条件下反应生成氨气，化学方程式为：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2NH₃；
（3）步骤②是氮气和氢气合成氨气，属于化合反应；步骤③是氨气和氧气在加热及催化剂的条件下反应产生一氧化氮和水，不属于基本反应类型；步骤④是一氧化碳、水和氧气合成硝酸，属于化合反应；步骤⑤是硝酸和氨气合成硝酸铵，属于化合反应，因此化合反应是②④⑤，共3个．
（4）硝酸铵中氢、氧元素的质量比为1×4：16×3=1：12；硝酸铵的相对分子质量：14+1×4+14+16×3=80，所以氢元素的质量分数是：$\frac{4}{80}$×100%=5%，氮元素质量分数：$\frac{28}{80}$×100%=35%，上面标的是≥30%，所以属于混合物．
故答案为：（1）物理；（2）N₂+3H₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2NH₃；（3）3；（4）1：12；5%；混合物．

点评 本题主要考查了合成硝酸铵的工艺流程及方程式的书写及利用标签信息分析物质的性质，学会根据题目给予的信息来分析题目并结合相关的知识分析问题是正确解答本题的关键．