Question

氮是地球上極為豐富的元素。

   （1）N₂是大氣的主要成分之一，由于分子中鍵能很大，所以性質穩定。已知N≡N的鍵能為946 kJ·mol^－1，N—N單鍵的鍵能為193 kJ·mol^－1。

計算：N₂分子中“π”鍵的鍵能約為                  ；

結論：N₂分子中“σ”和“π”鍵的穩定性             。

（2）氮的氧化物是大氣污染物之一。為了消除污染，科研人員設計了同時消除二氧化硫和氮的氧化物的方法，其工藝流程如下：

其中清除室、分解室發生的反應如下：

清除室：NO + NO₂ = N₂O₃      N₂O₃ + 2H₂SO₄ = 2NOHSO₄ + H₂O

分解室：4NOHSO₄ + O₂ + 2H₂O = 4H₂SO₄ + 4NO₂

回答下列問題：

Ⅰ．①和②分別為（寫化學式）          、            ；

Ⅱ．氧化室發生的反應是                               ；

（3）金屬氮化物是一類重要的化學物質，有著特殊的用途。某金屬離子（M⁺）與N^3—形成的晶體結構如右圖所示。其中M⁺中所有電子正好充滿K、L、M三個電子層，它M⁺的符號是           ，與同一個N^3－相連的M⁺有         個。

（4）NH₃既是重要的工業產品，又是主要的工業原料。以NH₃為原料生產硝酸銨的過

程如下：

其中反應②為：4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃   原料氣為氨氣和空氣的混合物，假設空氣中氧氣的體積分數為0.2。

Ⅰ．寫出反應①的化學方程式                      。若不考慮副反應且各步反應均完全，生產過程中原料氣中的氨氣（不包含第③步被硝酸吸收的氨氣）和空氣中氧氣恰好全部轉化為硝酸，則原料氣中制備硝酸的氨氣和氧氣的體積比為       。

Ⅱ．若實際生產中，反應①中氨的轉化率（或利用率）為70%，反應②中NO的轉化率為90%，反應③中氨和硝酸均完全轉化。則生產硝酸的氨氣占所用氨氣總量的體積分數為多少？（寫出計算過程）

 

Answer 1

【答案】

（1）376.5 kJ·mol^－1        π鍵＞σ鍵    

（2）Ⅰ．NO₂      H₂SO₄                                                

Ⅱ．NO₂ + SO₂+ H₂O = H₂SO₄ + NO           

（3）Cu⁺　     6                                

（4）Ⅰ．4NH₃+5O₂  4NO+6H₂O      1：2  

     Ⅱ．61.3%                

【解析】略