Question

氮及其化合物与人们的生活息息相关．
（1）氮元素在周期表中的位置是

 

．
（2）实验室可用铜与稀硝酸反应制取NO，其离子方程式是

 

．为防止环境污染，可用碱液吸收氮的氧化物．NO与NO₂按物质的量之比1：1被NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是

 

．
（3）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
根据①和②，标准状况下，4.48L CH₄恰好将NO₂转化为N₂时，△H=

 

．
关于①和②，下列说法正确的是

 

（填字母）．
a．由反应①可推知：CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜-574kJ?mol^-1
b．等物质的量的甲烷分别发生反应①、②，转移电子数相同
c．如图可表示①的反应过程和能量关系
（4）同温同压下，3.5L NH₃恰好将3.0L NO和NO₂的混合气完全转化为N₂，则原混合气中 NO和NO₂的体积比是

 

．

Answer 1

分析：（1）氮元素原子核外有2个电子层，最外层电子数为5，据此解答；
（2）铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO与水；
NO与NO₂发生反应为归中反应，根据N元素的化合价可知应生成NaNO₂；
（3）根据盖斯定律书写CH₄将NO₂转化为N₂的热化学方程式，再计算4.48L CH₄的物质的量，结合热化学方程式计算；
a．气态水的能量比液态水的能量，生成液态水放出的热量更多；
b．两个反应中只有甲烷为还原剂，都氧化生成二氧化碳，甲烷的物质的量相等，转移电子数目相等；
c．反应过程与能量关系图象应指明具体物质的物质的量；
（4）令NO和NO₂的体积分别为xL、yL，根据二者体积与电子转移守恒列方程计算．

解答：解：（1）氮元素原子核外有2个电子层，最外层电子数为5，氮元素处于第二周期第ⅤA族；
故答案为：第二周期第ⅤA族；
（2）铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO与水，反应离子方程式为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；
NO与NO₂发生反应为归中反应，根据N元素的化合价可知应生成NaNO₂，
故答案为：3Cu+8H⁺+2NO₃^-=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O；NaNO₂；
（3）已知：①CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
由盖斯定律，①+②得2CH₄（g）+4NO₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1734kJ?mol^-1
标准状况下，4.48L CH₄的物质的量为0.2mol，故标准状况下，4.48L CH₄恰好将NO₂转化为N₂时，△H=（-1734kJ?mol^-1）×

0.2mol

2mol

=-173.4 kJ?mol^-1；
a．气态水的能量比液态水的能量，生成液态水放出的热量更多，故a正确；
b．两个反应中只有甲烷为还原剂，都氧化生成二氧化碳，甲烷的物质的量相等，转移电子数目相等，故b正确；
c．反应过程与能量关系图象应指明具体物质的物质的量，故c错误；
故答案为：-173.4 kJ?mol^-1；ab；
（4）令NO和NO₂的体积分别为xL、yL，
由二者体积之和可得：x+y=3，
体积之比等于物质的量之比，由电荷守恒可知：2x+4y=3.5×3，
联立方程，解得x=0.75，y=2.25，
故原混合气中 NO和NO₂的体积比是0.75：2.25=1：3，
故答案为：1：3．

点评：本题考查结构位置关系、常用化学用语、反应热的有关计算、氧化还原反应等，难度中等，是对学生运用知识解决问题的综合考查．