Question

16．氮是动植物生长不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料．自然界中存在如下氮的循环过程，工业上也可通过一系列的化学反应模拟该过程，实现氮的转化．
（1）请写出过程①中雷电固氮的化学反应方程式N₂+O₂ $\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2NO．
（2）过程③中NH₃在土壤中会被微生物转化成HN
O₂，过程④中HNO₂会被微生物继续转化为HNO₃，试写出过程③的化学方程式2NH₃+3O₂ $\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O．
（3）工业上利用氢气与空气中分离出的氮气合成氨气，模拟实现过程②，写出工业合成氨反应的方程式N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃ ．
（4）工业上利用氨气制备硝酸．同学甲欲探究硝酸能否与H后金属发生反应，做了如下实验：向盛有稀硝酸的试管中加入Cu片，请你写出相关的实验现象铜片溶解，溶液变蓝色，生成无色气体在试管口处变红棕色，该实验的结论是稀硝酸具有强氧化性，H后金属可以与稀硝酸反应  ．
（5）实验室中用NaNO₂与氯化铵共热制取N₂，该反应体现了NaNO₂的氧化性，亚硝酸钠暴露于空气中会生成NaNO₃，体现了NaNO₂的还原性．

Answer 1

分析 （1）放电条件下，氮气和氧气反应生成一氧化氮；
（2）过程③中NH₃在土壤中会被微生物转化成HNO₂；
（3）氮气和氢气高温高压催化剂反应生成氨气；
（4）铜和稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，证明硝酸具有强氧化性；
（5）用NH₄Cl和NaNO₂反应制取N₂，NaNO₂中N元素的化合价由+3价降低为0，NH₄Cl中N元素的化合价由-3价升高为0，依据原子个数守恒、得失电子守恒反应方程式为：NaNO₂+NH₄Cl=NaCl+N₂↑+2H₂O．

解答 解：（1）放电条件下，氮气和氧气反应生成一氧化氮，反应方程式为：N₂+O₂$\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2NO，
故答案为：N₂+O₂$\frac{\underline{\;放电\;}}{\;}$2NO；
（2）过程③中NH₃在土壤中会被微生物转化成HNO₂，2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O，
故答案为：2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O；
（3）工业合成氨反应的方程式位：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃，
故答案为：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃；
（4）向盛有稀硝酸的试管中加入Cu片，相关的实验现象：铜片溶解，溶液变蓝色，生成无色气体在试管口处变红棕色，该实验的结论是：稀硝酸具有强氧化性，H后金属可以与稀硝酸反应，
故答案为：铜片溶解，溶液变蓝色，生成无色气体在试管口处变红棕色；稀硝酸具有强氧化性，H后金属可以与稀硝酸反应；
（5）用NH₄Cl和NaNO₂反应制取N₂，反应中NaNO₂中+3价N化合价降低，被还原，所以在NaNO₂反应中做氧化剂，具有氧化性，亚硝酸钠暴露于空气中会生成硝酸钠，表现亚硝酸钠的还原性，
故答案为：氧化；NaNO₃；还原．

点评 本题以亚硝酸钠的制备、性质的检验为载体考查实验基本操作、化学方程式书写，侧重考查学生分析问题、解决问题的能力，解题的关键是理解实验装置的原理及相关氧化还原反应的原理，题目难度中等．