Question

7．氮及氮的化合物有着重要的用途．
（1）氮元素在周期表中的位置是第2周期VA族；NH₃的电子式是．
（2）将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，请举例说明一种自然界中氮的固定的途径N₂+O₂$\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2NO（用化学方程式表示）．
（3）工业合成氨是人工固氮的重要方法．2007年化学家格哈德•埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意如图1：

下列说法正确的是bc（选填字母）．
a．图①表示N₂、H₂分子中均是单键
b．图②→图③需要吸收能量
c．该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成
（4）已知：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol，
则氨气作燃料完全燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式是4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266kJ/mol．
（5）用氨气作原料可制备重要燃料--肼（N₂H₄）．
①通常在催化剂存在下，用次氯酸钠与氨反应可制备肼．该反应的化学方程式是2NH₃+NaClO═N₂H₄+NaCl+H₂O．
②如图为肼燃料电池示意图，其负极的电极反应式是N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）氮元素原子序数为7，两个电子层最外层5个电子，根据共价化合物电子式的书写规则书写；
（2）将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，如氮气和氢气合成氨、氮气和氧气放电反应生成一氧化氮；
（3）a．氮气分子中是三键；
b．图②是表示N₂、H₂被吸附在催化剂的表面；图③则表示在催化剂表面，N₂、H₂中的化学键断裂；
c．在化学变化中，氮分子和氢分子在催化剂的作用下分解成氢原子和氮原子，然后原子又重新组合成新的分子；
（4）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（5）①用次氯酸钠与氨反应可制备肼发生氧化还原反应；
②作为燃料电池时，负极发生氧化反应的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂．

解答 解：（1）氮元素在周期表中的位置是第二周期，ⅤA族，A氨气是共价化合物，各原子间通过共用电子对形成共价键，所以其电子式为：，
故答案为：第2周期VA族，；
（2）将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定，如氮气和氢气合成氨、氮气和氧气放电反应生成一氧化氮，反应的化学方程式为：N₂+O₂$\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2NO，
故答案为：N₂+O₂$\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2NO；
（3）a．图①表示N₂、H₂分子中不都是单键，氮气是三键，故a错误；
b．分析题中图可以知道，图②表示N₂、H₂被吸附在催化剂表面，而图③表示在催化剂表面，N₂、H₂中化学键断裂，图②→图③需要吸收能量，故b正确；
c．在化学变化中，氮分子和氢分子在催化剂的作用下分解成氢原子和氮原子，然后原子又重新组合成新的分子，该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成，故c正确；
故答案为：bc；
（4）①N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol，
依据盖斯定律计算②×3-①×2得到氨气作燃料完全燃烧生成氮气和水蒸气的热化学方程式：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266 kJ/mol，
故答案为：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266 kJ/mol；
（5）①用次氯酸钠与氨反应可制备肼发生氧化还原反应，反应的化学方程式为：2NH₃+NaClO═N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案为：2NH₃+NaClO═N₂H₄+NaCl+H₂O；
②肼一空气燃料碱性电池中，负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气，电极反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，
故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O．

点评 本题考查了微粒结构、化学反应实质的理解应用、热化学方程式书写、原电池原理的理解应用，题目难度中等．