Question

16．氮是動植物生長不可缺少的元素，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環過程，工業上也可通過一系列的化學反應模擬該過程，實現氮的轉化．
（1）請寫出過程①中雷電固氮的化學反應方程式N₂+O₂ $\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO．
（2）過程③中NH₃在土壤中會被微生物轉化成HN
O₂，過程④中HNO₂會被微生物繼續轉化為HNO₃，試寫出過程③的化學方程式2NH₃+3O₂ $\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O．
（3）工業上利用氫氣與空氣中分離出的氮氣合成氨氣，模擬實現過程②，寫出工業合成氨反應的方程式N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃ ．
（4）工業上利用氨氣制備硝酸．同學甲欲探究硝酸能否與H后金屬發生反應，做了如下實驗：向盛有稀硝酸的試管中加入Cu片，請你寫出相關的實驗現象銅片溶解，溶液變藍色，生成無色氣體在試管口處變紅棕色，該實驗的結論是稀硝酸具有強氧化性，H后金屬可以與稀硝酸反應  ．
（5）實驗室中用NaNO₂與氯化銨共熱制取N₂，該反應體現了NaNO₂的氧化性，亞硝酸鈉暴露于空氣中會生成NaNO₃，體現了NaNO₂的還原性．

Answer 1

分析 （1）放電條件下，氮氣和氧氣反應生成一氧化氮；
（2）過程③中NH₃在土壤中會被微生物轉化成HNO₂；
（3）氮氣和氫氣高溫高壓催化劑反應生成氨氣；
（4）銅和稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，證明硝酸具有強氧化性；
（5）用NH₄Cl和NaNO₂反應制取N₂，NaNO₂中N元素的化合價由+3價降低為0，NH₄Cl中N元素的化合價由-3價升高為0，依據原子個數守恒、得失電子守恒反應方程式為：NaNO₂+NH₄Cl=NaCl+N₂↑+2H₂O．

解答 解：（1）放電條件下，氮氣和氧氣反應生成一氧化氮，反應方程式為：N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO，
故答案為：N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO；
（2）過程③中NH₃在土壤中會被微生物轉化成HNO₂，2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O，
故答案為：2NH₃+3O₂$\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O；
（3）工業合成氨反應的方程式位：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，
故答案為：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃；
（4）向盛有稀硝酸的試管中加入Cu片，相關的實驗現象：銅片溶解，溶液變藍色，生成無色氣體在試管口處變紅棕色，該實驗的結論是：稀硝酸具有強氧化性，H后金屬可以與稀硝酸反應，
故答案為：銅片溶解，溶液變藍色，生成無色氣體在試管口處變紅棕色；稀硝酸具有強氧化性，H后金屬可以與稀硝酸反應；
（5）用NH₄Cl和NaNO₂反應制取N₂，反應中NaNO₂中+3價N化合價降低，被還原，所以在NaNO₂反應中做氧化劑，具有氧化性，亞硝酸鈉暴露于空氣中會生成硝酸鈉，表現亞硝酸鈉的還原性，
故答案為：氧化；NaNO₃；還原．

點評 本題以亞硝酸鈉的制備、性質的檢驗為載體考查實驗基本操作、化學方程式書寫，側重考查學生分析問題、解決問題的能力，解題的關鍵是理解實驗裝置的原理及相關氧化還原反應的原理，題目難度中等．