Question

2．工业上通过氮气和氢气反应合成氨，氨经一系列反应可以得到硝酸．反应如图所示

请回答：
（1）NO₂与H₂O反应中的还原剂是NO₂．
（2）NH₃与O₂制取NO的化学反应方程式4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O．
（3）下列说法不正确的是（选填序号字母）d．
a．氨可用作制冷剂
b．铵态氮肥一般不能与碱性化肥共同使用
c．硝酸可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等
d．某浓硝酸中含有溶质2mol，标况下，该浓硝酸与足量铜完全反应能生成1mol NO₂
（4）大量排放含N、P化合物的废水，会导致水体污染．其中含氮的物质主要是蛋白质，蛋白质在水中分解会产生氨气，氨气在微生物的作用下与氧气反应生成HNO₂，上述氨气与氧气的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2．
（5）已知
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₁=-241.8kJ/mol
$\frac{1}{2}$N₂（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₂=+33.9kJ/mol
$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）=NH₃（g）△H₃=-46.0kJ/mol
则17g氨气与氧气反应生成NO₂（g）与H₂O（g）时，△H=-299.75kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）NO₂与H₂O反应中只有N元素的化合价变化；
（2）在加热和催化剂条件下，NH₃与O₂反应生成NO和水；
（3）a．氨液化后挥发带走能量，所以可用作制冷剂；
b．铵态氮肥溶解后铵根离子水解显酸性；
c．依据硝酸的性质和应用分析；
d．某浓硝酸中含有溶质2mol，标准状况下，该浓硝酸与足量的铜完全反，随反应进行硝酸变稀后生成一氧化氮；
（4）氨气在微生物的作用下与氧气反应生成HNO₂，根据得失电子守恒配平方程式，然后判断；
（5）先写出氨气与氧气反应生成NO₂（g）与H₂O（g）的反应方程式，依据热化学方程式和盖斯定律含义计算得到所需热化学方程式的焓变，然后计算17g氨气与氧气反应放出的热量．

解答 解：（1）NO₂与H₂O反应中只有N元素的化合价变化，NO₂既是氧化剂又是还原剂，故答案为：NO₂；
（2）在加热和催化剂条件下，NH₃与O₂反应生成NO和水，其反应方程式为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，故答案为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O；
（3）a．液氨挥发过程中吸收能量，可用作制冷剂，故a正确；
b．铵态氮肥溶解后铵根离子水解显酸性，一般不能与碱性化肥共同使用，故b正确；
c．硝酸可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等，故c正确；
d．某浓硝酸中含有溶质2mol，标准状况下，该浓硝酸与足量的铜完全反应，随反应进行溶液浓度变稀后反应生成一氧化氮气体，生成NO₂ 小于1mol，故d错误；
故答案为：d；
（4）氨气在微生物的作用下与氧气反应生成HNO₂，反应的方程式为2NH₃+3O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$2HNO₂+2H₂O，反应中NH₃为还原剂，O₂为氧化剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为
3：2；
故答案为：3：2；
（5）已知：①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₁=-241.8kJ/mol，
②$\frac{1}{2}$N₂（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₂=+33.9kJ/mol，
③$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）=NH₃（g）△H₃=-46.0kJ/mol，
氨气与氧气反应生成NO₂（g）与H₂O（g）的反应方程式为4NH₃（g）+7O₂（g）=4NO₂（g）+6H₂O（g）
由盖斯定律可知：①×6+②×2-③×4得 4NH₃（g）+7O₂（g）=4NO₂（g）+6H₂O（g）△H=-1199kJ/mol，
则17g氨气即1mol与氧气反应生成NO₂（g）与H₂O（g）的放出的热量为1199×$\frac{1}{4}$=299.75kJ，则NH₃（g）+$\frac{7}{4}$O₂（g）=NO₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂O（g）△H=-299.75kJ/mol；
故答案为：-299.75．

点评 本题考查了氮及其化合物性质的分析应用，盖斯定律的应用和热化学方程式书写方法，是一道元素及化合物性质的综合题，难度中等，要求学生具备分析和解决问题的能力．