Question

合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿与死亡．
（1）氨分子的电子式为

 

，氮元素原子最外层电子排布的轨道表示式是

 

．
（2）在一容积为2L的密闭容器内加入0.2mol的N₂和0.6mol的H₂，在一定条件下发生如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），反应中NH₃的物质的量浓度的变化情况如图：
根据上图，计算从反应开始到平衡时，氢气的平均反应速率为

 

．
（3）催化剂存在下，NH₃可用来消除NO的污染，生成两种对环境无害的物质．写出反应的化学方程式：

 

；该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为

 

．
（4）pH相同的氨水和氢氧化钠溶液，分别用蒸馏水稀释至原来体积的m倍和n倍，稀释后两溶液的pH仍相同，则m

 

n（填“＞”、“＜”或“=”）；
（5）氯碱工业的原料饱和食盐水中含有一定量的铵根离子，在电解时会生成性质极不稳定的三氯化氮，易引起爆炸．为除去饱和食盐水中的铵根离子，可在碱性条件下通入氯气，反应生成氮气．该反应的离子方程式为

 

．该工艺选择氯气的优点是

 

．（答出一点即可）

Answer 1

考点：工业合成氨,反应速率的定量表示方法,化学平衡的影响因素

专题：氮族元素

分析：（1）氨气是氮原子和氢原子之间通过共价键形成的共价化合物；根据原子的最外层电子排布的轨道表示式的书写方法来回答；
（2）根据v（H₂）=

3

2

c（NH₃）进行计算；
（3）NH₃可用来消除NO的污染，生成2种对环境无害的物质，应生成氮气和水；
（4）稀释后两种溶液的pH同，则溶液中c（OH^-）相等，根据加水稀释时溶液中n（OH^-）变化确定稀释后溶液体积的相对大小；
（5）可以根据反应物和生成物正确书写化学方程式，要充分理解化工生产中节能环保的意义．

解答： 解：（1）氨气是氮原子和氢原子之间通过共价键形成的共价化合物，电子式为：，N原子的最外层电子排布的轨道表示式为：，
故答案为：；；
（2）根据图象分析平衡时氨气的浓度为0.1mol/L，时间为4min，所以依据速率之比等于系数之比得到：v（H₂）=

3

2

v（NH₃）=

3

2

×

0.1mol/L

4min

=0.0375 mol/（L?min），故答案为：0.0375 mol/（L?min）；
（3）NH₃可用来消除NO的污染，生成2种对环境无害的物质，应生成氮气和水，反应的方程式为4NH₃+6NO

催化剂   .

高温高压

5N₂+6H₂O，反应中只有N元素化合价发生变化，由方程式可知反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为4：6=2：3，故答案为：4NH₃+6NO

催化剂   .

高温高压

5N₂+6H₂O；2：3；
（4）一水合氨是弱电解质，氢氧化钠是强电解质，加水稀释过程中，促进氨水电离，导致氨水中n（OH^-）增大，而氢氧化钠中n（OH^-）不变，要使稀释后两种溶液的pH同，则溶液体积关系为：氨水＞氢氧化钠，所以m＞n，
故答案为：＞；
（5）电解后的碱性溶液是氢氧化钠溶液，生成物是氮气、氯化钠、水．反应的离子方程式为：3Cl₂+2NH₄⁺+8OH^-═N₂↑+6Cl^-+8H₂O；利用这种方法的优点很多，例如可以实现原料的再利用，环境污染程度降低等，利用废液作原料，变废为宝；或利用本厂生产的产品作原料，降低生产成本；或将NH₄Cl杂质转化为N₂，对环境无污染；
故答案为：3Cl₂+2NH₄⁺+8OH^-=N₂↑+6Cl^-+8H₂O；就近取材，利用氯碱工业的产品氯气为原料（不会引入其他杂质离子）．

点评：本题考查了弱电解质的电离、化学方程式的书写及其化工生产中应该注意哪些问题，综合性强，难度不大．