Question

12．氮是重要的非金属元素，单质用途之一是制取氨气，反应方程式为：
N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；回答下列问题：
（1）氮元素在元素周期表的位置为第二周期VA族，N₂的结构式为N≡N
（2）在一个容积为2L的密闭容器中上述反应．反应开始时，各物质的量分别为：
n（N₂）=2mol，n（H₂）=4mol，2min后n（H₂）=1mol．
v表示反应速率，下列正确的是ABD
A．2min末时n（NH₃）=2.0mol             
B． v（N₂）=0.25mol•L^-1•min^-1
C．v（NH₃）=1.0mol•L^-1•min^-1
D．2min末时N₂的浓度为0.5mol•L^-1
（3）在350℃、30MPa下合成氨气时，n（NH₃）和n（H₂）（n表示物质的量）随时间变化的关系如图所示，下列正确的是AD．
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d（t₁时刻）和点e（t₂时刻）处n（N₂）不一样
D．其他条件不变，如果加入适当催化剂可以使该反应加快
（4）氮可以形成多种离子和分子，如N₃^-、NH₂^-、N₂H₄、N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺等，已知N₂H₅⁺、N₂H₆²⁺是中性分子N₂H₄结合质子生成的，有与NH₄⁺相似的性质．
①写出N₂H₅⁺与强碱反应的离子方程式为：N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O．
②在火箭推进器中装有还原剂肼（N₂H₄）和强氧化剂H₂O₂，两者反应生成两种不污染环境的物质．写出N₂H₄电子式该反应的化学方程式为N₂H₄+2H₂O₂=N₂↑+4H₂O．
③写出与N₃^-电子数相等的一种分子的分子式CO₂或N₂O或BeF₂．

Answer 1

分析 （1）氮元素原子序数为7，原子核外有两个电子层，最外层5个电子，位于第二周期第ⅤA族，氮气分子中氮原子间形成三个共价键；
（2）依据化学三行计算列式，2min后n（H₂）=1mol，
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 2      4          0
变化量（mol） 1      3          2
2min后（mol）  1       1          2
据此判断选项；
（3）在N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反应中，随着反应的进行，反应物的物质的量逐渐减少，生成物的物质的量逐渐增多，当达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应物的生成物的物质的量不再改变，曲线为水平直线，催化剂改变反应速率，不改变化学平衡，以此判断题中各项；
（4）①N₂H₅⁺中N的化合价为-2价，N₂H₅⁺是由中性分子 N₂H₄ 结合1个质子形成的，故N₂H₅⁺相当于一元酸，碱性溶液中反应的离子方程式为N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O；
②肼分子式为NH₂-NH₂，每个氮原子形成三个化学键，肼和过氧化氢反应生成氮气和水；
③原子个数、价电子数相同的为等电子体，等电子体结构相似；

解答 解：（1）氮元素原子序数为7，原子核外有两个电子层，最外层5个电子，位于第二周期第ⅤA族，氮气分子中氮原子间形成三个共价键结构式为：N≡N，
故答案为：第二周期VA族；N≡N；
（2）依据化学三行计算列式，2min后n（H₂）=1mol，
             N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）
起始量（mol） 2      4          0
变化量（mol） 1      3          2
2min后（mol）  1       1          2
A．2min末时n（NH₃）=2.0mol，故A正确；           
B． v（N₂）=$\frac{\frac{1mol}{2L}}{2min}$=0.25mol•L^-1•min^-1 ，故B正确；
C．v（NH₃）=$\frac{\frac{2mol}{2L}}{2min}$=0.5mol•L^-1•min^-1 ，故C错误；
D．2min末时N₂的浓度=$\frac{1mol}{2L}$=0.5mol•L^-1 ，故D正确；
故答案为：ABD；
（3）A、从a点到b点，氢气的物质的量在逐渐减少，氢气的物质的量浓度在逐渐减少，所以正反应的反应速率在逐渐降低，即点a的正反应速率比点b的大，故A正确；
B、c点反应物和生成物物质的量仍在变化，没有达到平衡状态，所以正逆反应速率不相等，故B错误；
C、d点和e点都处于平衡状态，n（N₂）不变，即d点和e点n（N₂）相等，故C错误；
D．其他条件不变，如果加入适当催化剂可以使该反应速率加快，故D正确；
故答案为：AD；
（4）①N₂H₅⁺中N的化合价为-2价，N₂H₅⁺是由中性分子 N₂H₄ 结合1个质子形成的，故N₂H₅⁺相当于一元酸，碱性溶液中反应的离子方程式为N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O，
故答案为：N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄•H₂O或N₂H₅⁺+OH^-=N₂H₄+H₂O；
②肼是氮原子和氮原子形成一个共价键，剩余价键和氢原子形成共价键，电子式为，肼和过氧化氢反应生成氮气和水，反应的化学方程式为：N₂H₄+2H₂O₂=N₂↑+4H₂O，
故答案为：，N₂H₄+2H₂O₂=N₂↑+4H₂O；
③N₃^-被称为类卤离子，含3个原子、含16个价电子，与N₃^-互为等电子体的分子的化学式为N₂O或CO₂或CS₂或BeF₂，
故答案为：N₂O或CO₂或CS₂BeF₂；

点评 本题考查较综合，涉及元素周期律和元素周期表、化学反应速率计算、化学平衡影响因素、物质的性质等知识，为高频考点，把握原子结构与性质为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度中等．