Question

7．N是重要的非金屬元素，尿素、羥胺、硝酸、亞硝酸鈉均為重要的含氮化合物．
（1）尿素[CO（NH₂）₂]是人類利用無機物合成的第一種有機物．
①尿素中元素原子半徑最大的原子結構示意圖為；
②尿素在土壤中的脲酶作用下會水解生成碳酸銨或碳酸氫銨，若與堿性肥料混合施用，會造成氮元素損失，請用離子方程式解釋其原因NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O；
③已知：20℃時，H₂CO₃：K_a1=4.2×10ˉ⁷、K_a2=5.6×10ˉ¹¹；NH₃•H₂O：K_b=1.7×10ˉ⁵，碳酸氫銨溶液中HCO₃ˉ、NH₄⁺、OHˉ、H⁺四種離子濃度由大到小的順序為c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）羥胺（NH₂OH）可看做是氨分子內的1個氫原子被羥基取代的物質，常用作還原劑．
①利用羥胺的還原性，可以除去含F(xiàn)e²⁺中的Fe³⁺，氧化產物是一種性質穩(wěn)定、無污染的氣體，寫出反應的離子方程式2NH₂OH+2Fe³⁺=2Fe²⁺+N₂↑+2H₂O+2H⁺
②制備NH₂OH•HCl（鹽酸羥胺）的一種工藝流程如圖所示：

ⅰ步驟中，發(fā)生反應的化學方程式為2NH₂OH+2Fe³⁺=2Fe²⁺+N₂↑+2H₂O+2H⁺；
ⅱ步驟中使用的NaNO₂外觀酷似食鹽，誤食會中毒．可用電解法將工業(yè)廢水中少量的NO₂^-轉化為N₂以降低其危害．寫出NO₂ˉ在酸性條件下轉化為氮氣的電極反應式為2NO₂^-+8H⁺+6e^-=N₂+4H₂O．
ⅲ步驟中，X為氯化鋇（填名）；若要使濾液Y中SO₄²ˉ、SO₃²ˉ濃度均小于1×10ˉ⁵mol/L，溶液中Ba²⁺濃度應不小于5.0×10^-5mol/L．[已知K_SP（BaSO₃）=5.0×10ˉ¹⁰；K_SP（BaSO₄）=1.1×10ˉ¹⁰]
③用惰性電極電解硝酸溶液可制備NH₂OH．寫出其陽極反應式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺
（2）某恒溫密閉容器中，可逆反應A（s）?B+C（g）△H=+Q kJ•mol^-1（Q＞0）達到平衡．縮小容器體積，重新達到平衡時，C（g）的濃度與縮小體積前的平衡濃度相等．以下分析正確的是BC
A．產物B的狀態(tài)只能為固態(tài)或液態(tài)
B．平衡時，v（A）_消耗﹕n（C）_消耗=1﹕1
C．保持體積不變，向平衡體系中加入B，平衡可能向逆反應方向移動
D．若開始時向容器中加入1molB和1molC，達到平衡時放出熱量Q kJ．

Answer 1

分析 （1）①尿素[CO（NH₂）₂]中C原子半徑最大；
②堿性條件下，銨根離子和氫氧根離子反應生成一水合氨，一水合氨不穩(wěn)定易分解生成氨氣和水；
③電離平衡常數越大，其電離程度越大，則其離子水解程度越小；
（2）①羥胺被氧化生成氮氣；
②i二氧化硫和氫氧化鈣反應生成鹽和水；
ii電解時，得電子的微粒在陰極上發(fā)生還原反應，電解亞硝酸根離子溶液時，陰極上亞硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應生成氮氣和水；
ⅲ由轉化前后的物質可知，生成物中引入鋇離子和氯離子；Y中SO₄²ˉ、SO₃²ˉ濃度均小于1×10ˉ⁵mol/L，以K_SP（BaSO₃）計算；
③用惰性電極電解硝酸溶液可制備NH₂OH，陽極上氫氧根離子失去電子，陰極上N得到電子；
（3）A、若B為氣體，因容器保持恒溫，縮小容器體積，達到新平衡時平衡常數不變，則氣體C的濃度也一定不變；
B、平衡時，各物質的量不再改變，正反應速率和逆反應速率相等，因此單位時間內n（A）消耗=n（C）消耗；
C、依據A分析可知B為非氣體，加入B平衡不動；
D、因反應為可逆反應，故加入1molB和1molC至反應達到平衡時不能完全消耗，放出熱量小于Q

解答 解：（1）①原子的電子層數越多，其原子半徑越大，相同周期的元素中，原子半徑隨著原子序數的增大而減小，所以原子半徑最大的元素是C元素，其原子結構示意圖為，
故答案為：；
②堿性條件下，銨根離子和氫氧根離子反應生成一水合氨，一水合氨不穩(wěn)定易分解生成氨氣和水，所以其離子方程式為：NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O，
故答案為：NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O；
③電離平衡常數越大，其電離程度越大，則其離子水解程度越小，根據電離平衡常數知，電離程度大小關系是NH₃•H₂O＞H₂CO₃＞HCO₃^-，則水解程度CO₃^2-＞HCO₃^-＞NH₄⁺，所以碳酸氫銨溶液呈堿性，溶液中還存在碳酸根離子等，所以HCO^-₃、NH⁺₄、OH^-、H⁺四種離子濃度由大到小c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）①羥胺被氧化生成氮氣和水，反應的離子方程式為2NH₂OH+2Fe³⁺=2Fe²⁺+N₂↑+2H₂O+2H⁺，
故答案為：2NH₂OH+2Fe³⁺=2Fe²⁺+N₂↑+2H₂O+2H⁺；
②i二氧化硫和氫氧化鈣反應生成鹽和水，反應化學方程式：Ca（OH）₂+2SO₂=Ca（HSO₃）₂，
故答案為：Ca（OH）₂+2SO₂=Ca（HSO₃）₂；
ⅱ電解時，得電子的微粒在陰極上發(fā)生還原反應，電解亞硝酸根離子溶液時，陰極上亞硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應生成氮氣和水，電極反應式為2NO₂^-+8H⁺+6e^-=N₂↑+4H₂O，
故答案為：2NO₂^-+8H⁺+6e^-=N₂+4H₂O；
ⅲ由轉化前后的物質可知，生成物中引入鋇離子和氯離子，則X為BaCl₂；Y中SO₄²ˉ、SO₃²ˉ濃度均小于1×10ˉ⁵mol/L，溶液中Ba²⁺濃度應不小于$\frac{5.0×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$=5.0×10^-5mol/L，
故答案為：氯化鋇；5.0×10^-5mol/L；
③用惰性電極電解硝酸溶液可制備NH₂OH，陽極上氫氧根離子失去電子，陽極反應式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺；
（3）達到平衡．縮小容器體積，重新達到平衡時，C（g）的濃度與縮小體積前的平衡濃度相等；
A、若B為氣體，因容器保持恒溫，縮小容器體積，達到新平衡時平衡常數不變，則氣體C的濃度也一定不變；若B是非氣體，平衡常數K=c（C），由于C（g）的濃度不變，因此B可以是氣體或是非氣體，故A錯誤；
B、平衡時，各物質的量不再改變，正反應速率和逆反應速率相等，因此單位時間內n（A）消耗=n（C）消耗，C濃度不變，故B正確；
C、保持體積不變，B可以是氣體或是非氣體，則向平衡體系中加入B，平衡可能不移動，也可能逆向進行，故C正確；
D、因反應為可逆反應，故加入1molB和1molC至反應達到平衡時轉化率一定小于100%，因此放出熱量小于Q，故D錯誤；
故選BC．

點評 本題考查較綜合，涉及離子濃度大小比較、溶度積的計算、電解、氧化還原反應等，注重高頻考點的考查，綜合性較強，題目難度中等．