Question

同种非金属元素常具有多种不同价态，它们组成的物质之间的相互转化可以用氧化还原理论来研究．下列是N₂经过一系列的变化生成重要的化工原料NH₃和HNO₃的过程：

（1）实验室检验A常用反应

 

（填序号），现象是

 

．
（2）由反应①推得N₂与Mg反应的化学方程式为

 

，其中N₂做

 

剂（填“氧化”或“还原”）．
（3）⑤是工业制硝酸的重要反应，反应的化学方程式为

 

，在此转化中每反应1mol NH₃，转移的电子是

 

mol．
（4）某同学把充满NO₂的试管倒立在水中，边振荡边观察，发现液面逐渐上升，但不能充满试管，此变化过程的化学方程式为

 

；
如果同时在水下不断给试管中通入O₂，发现水最后可以充满试管．此过程对工业制硝酸的启示是

 

．

Answer 1

考点：含氮物质的综合应用

专题：氮族元素

分析：（1）由转化过程可知，A为NO，易被氧化为红棕色气体二氧化氮；
（2）N₂与Mg反应生成Mg₃N₂，N元素的化合价降低；
（3）氨气发生催化氧化反应生成NO和水；N元素的化合价由-3价升高为+2价；
（4）充满NO₂的试管倒立在水中，边振荡边观察，发现液面逐渐上升，但不能充满试管，二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，NO不溶于水；同时在水下不断给试管中通入O₂，发现水最后可以充满试管，发生氧化还原反应只生成硝酸．

解答： 解：（1）由转化过程可知，A为NO，易被氧化为红棕色气体二氧化氮，则实验室检验A常用反应③，现象为气体由无色变红棕色，
故答案为：③；气体由无色变红棕色；
（2）N₂与Mg反应生成Mg₃N₂，反应为3Mg+N₂

△   .

Mg₃N₂，N元素的化合价降低，则氮气为氧化剂，故答案为：3Mg+N₂

△   .

Mg₃N₂；氧化；
（3）氨气发生催化氧化反应生成NO和水，反应为4NH₃+5O₂

催化剂  .

△

4NO+6H₂O；N元素的化合价由-3价升高为+2价，此转化中每反应1mol NH₃，转移的电子是1mol×[2-（-3）]=5mol，故答案为：4NH₃+5O₂

催化剂  .

△

4NO+6H₂O；5；
（4）充满NO₂的试管倒立在水中，边振荡边观察，发现液面逐渐上升，但不能充满试管，二氧化氮与水反应生成硝酸和NO，NO不溶于水，反应为3NO₂+H₂O═NO+2HNO₃；同时在水下不断给试管中通入O₂，发现水最后可以充满试管，发生氧化还原反应只生成硝酸，此过程对工业制硝酸的启示是应在气体吸收阶段同时通入空气，提高NO₂利用率，降低成本，又能减少对环境的污染，
故答案为：3NO₂+H₂O═NO+2HNO₃；应在气体吸收阶段同时通入空气，提高NO₂利用率，降低成本，又能减少对环境的污染．

点评：本题考查N及其化合物的性质，为高频考点，把握发生的反应及氧化还原反应原理的应用为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意（4）中与工业生产的联系，题目难度不大．