- 人工固氮技术——合成氨
- 共672题
空气的主要成分是N2，其次是O2．已知N2的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应，在标准状况下，液态氮的沸点是-195.8℃，远低于常温．最近，有的科学家根据蒸汽机的原理，发明了一种液态氮蒸汽机，它是利用液态氮吸收环境中的热量而汽化来驱动机车．运用能源环保知识，联系实际简要说明上述发明的优点．（写出3点理由）
①______，
②______，
③______．
正确答案
解：N2的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应，氮气是空气的主要成分之一，氮气在空气中的含量最高，占空气体积分数的78%氮气储量大，原料来源广泛，液氮汽化时吸收热量，体积膨胀而驱动机车转动，此过程中不产生污染物，保护了环境，所以根据蒸汽机的原理，发明的一种液态氮蒸汽机具有优点以下几个优点：①N2的性质不活泼，使用过程中一般不发生化学反应，故不易产生污染物；②N2本身无毒，不会对大气产生污染，有利于保护环境；③大气中氮气储量大、价廉，有利于节约能源及开发新能源；
故答案为：①N2的性质不活泼，使用过程中一般不发生化学反应，故不易产生污染物；
②N2本身无毒，不会对大气产生污染，有利于保护环境；
③大气中氮气储量大、价廉，有利于节约能源及开发新能源．
解析
解：N2的化学性质不活泼，很难与其他物质发生反应，氮气是空气的主要成分之一，氮气在空气中的含量最高，占空气体积分数的78%氮气储量大，原料来源广泛，液氮汽化时吸收热量，体积膨胀而驱动机车转动，此过程中不产生污染物，保护了环境，所以根据蒸汽机的原理，发明的一种液态氮蒸汽机具有优点以下几个优点：①N2的性质不活泼，使用过程中一般不发生化学反应，故不易产生污染物；②N2本身无毒，不会对大气产生污染，有利于保护环境；③大气中氮气储量大、价廉，有利于节约能源及开发新能源；
故答案为：①N2的性质不活泼，使用过程中一般不发生化学反应，故不易产生污染物；
②N2本身无毒，不会对大气产生污染，有利于保护环境；
③大气中氮气储量大、价廉，有利于节约能源及开发新能源．
Na、Al、Fe、Cu、Cl、Si、N、S是中学化学中重要的元素，请完成下列相关元素及其化合物的问题：
（1）写出工业固氮合成氨的化学方程式______；
（2）将Na2Fe5Si8O22（OH）2 写出氧化物的形式为______；
（3）氢硫酸为弱酸，将H2S气体通入到FeCl3溶液中溶液出现淡黄色的沉淀，写出该反应的离子方程式______；
（4）写出用Al与MnO2高温下反应制Mn的化学方程式______．
正确答案
解：（1）工业上用氮气和氢气在高温高压催化剂条件下制取氨气，该反应为可逆反应，反应方程式为N2+3H2
故答案为：N2+3H2
（2）根据硅酸盐的氧化物表示方法的原则和写法，结合原子个数守恒和化合价不变的思想，得Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O，
故答案为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O；
（3）Fe3+具有强氧化性，能够氧化二价硫，向FeCl3溶液中通入硫化氢气体有淡黄色沉淀生成，离子方程式为2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+；
故答案为：2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+；
（4）Al与MnO2发生铝热反应4Al+3MnO2
故答案为：4Al+3MnO2
解析
解：（1）工业上用氮气和氢气在高温高压催化剂条件下制取氨气，该反应为可逆反应，反应方程式为N2+3H2
故答案为：N2+3H2
（2）根据硅酸盐的氧化物表示方法的原则和写法，结合原子个数守恒和化合价不变的思想，得Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O，
故答案为：Na2O•3FeO•Fe2O3•8SiO2•H2O；
（3）Fe3+具有强氧化性，能够氧化二价硫，向FeCl3溶液中通入硫化氢气体有淡黄色沉淀生成，离子方程式为2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+；
故答案为：2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+；
（4）Al与MnO2发生铝热反应4Al+3MnO2
故答案为：4Al+3MnO2
下列气体中，无色无味的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氮气是无色无味的气体，占空气的
B．氯气是黄绿色有刺激性气味的气体，故B错误；
C、二氧化硫是无色有刺激性气味的气体，能溶于水生成亚硫酸，故C错误；
D．氨气是无色有刺激性气味的气体，极易溶于水，故D错误；
故选A．
下列关于氮及其化合物的说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、常温下，金属铜可以和氧化性的酸硝酸发生氧化还原反应，故A错误；
B、二氧化氮是红棕色的气体，一氧化氮是无色的，故B错误；
C、氮气中含有氮氮三键，化学性质稳定，不易和其他物质发生反应，故C正确；
D、铵根离子的检验方法：加入NaOH溶液并加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则原溶液中一含NH4+，故D错误．
故选C．
下列关于氮气性质的描述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氮气没有毒性，是空气的重要组成气体，故A正确；
B．氮气常温下是无色、无味的气体，故B正确；
C．氮气常温下是无色、无味的气体，故C正确；
D．常温下为黄绿色的气体为氯气，氮气为无色，故D错误；
故选D．
通常情况下，氮气不易发生化学反应的原因是（ ）
正确答案
解析
解：A．N2是非极性分子，但化学反应的本质为原子的重新组合，与化学键有关，与分子的极性无关，故A错误；B．化学反应的本质为原子的重新组合，与化学键有关，与N2的相对分子质量较小无关，故B错误；
C．氮气分子中氮原子之间形成氮氮三键，电子式为：
D．非金属性指元素得电子能力，氮的非金属性比氧弱，指氮与氧之间的非金属性的大小比较，与氮气化学性质稳定无关，故D错误；
故选C．
氮气在通常情况下，化学性质比较稳定，但在条件改变时，也可以跟很多物质发生化学反应．请按要求回答下列问题：
（1）氮分子的电子式为______，通常情况下氮气化学性质比较稳定的原因是______．
（2）氮气在一定条件下与镁反应生成氮化镁（Mg3N2），氮化镁与水反应生成两种碱，其反应的化学方程为______．
正确答案
氮气分子内的氮氮三键很牢固，故氮分子在通常情况下很稳定
Mg3N2+8H2O═3Mg（OH）2↓+2NH3•H2O
解析
解：（1）氮气分子中氮原子之间形成氮氮三键，电子式为：
故答案为：
（2）氮化镁水解的产物是氢氧化镁和氨气，即Mg3N2+8H2O═3Mg（OH）2↓+2NH3•H2O，故答案为：Mg3N2+8H2O═3Mg（OH）2↓+2NH3•H2O．
有一句俗语叫“雷雨发庄稼”，其所包含的化学过程有（用化学方程式表示）：
（1）______（2）______（3）______．
正确答案
N2+O2
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
解析
解：“雷雨发庄稼”，空气中的N2在放电条件下与O2直接化合生成无色且不溶于水的一氧化氮气体，N2+O2
一氧化氮的密度比空气略大，不稳定，常温下就易与空气中的O2反应生成红棕色的二氧化氮气体，2NO+O2=2NO2；
二氧化氮气体有毒，易与水反应生成硝酸（HN03）和一氧化氮，3NO2+H2O=2HNO3+NO；
生成的硝酸随雨水淋洒到大地上，同土壤中的矿物相互作用，生成可溶于水的硝酸盐可作氮肥，植物生长得更好；
故答案为：N2+O2
正确答案
解析
解：①假设甲是C，丙是二氧化碳，则丁是氧气，乙为一氧化碳，碳在少量氧气中燃烧生成一氧化碳，在过量氧气中燃烧生成二氧化碳，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，所以符合转化关系，故正确；
②假设甲是氮气，丙是二氧化氮，氮气和氧气反应生成一氧化氮，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，但氮气不能一步转化为二氧化氮，故错误；
③假设甲是S，丙是三氧化硫，硫燃烧生成二氧化硫，二氧化硫被氧化生成三氧化硫，但硫不能一步转化为三氧化硫，故错误；
④假设甲是铁，丙是硝酸铁，则丁是硝酸，乙为硝酸亚铁，铁和少量稀硝酸反应生成硝酸亚铁，硝酸亚铁和硝酸反应生成硝酸铁，铁和过量稀硝酸反应实现硝酸铁，所以符合转化关系，故正确；
故选C．
氮气与其他单质化合一般需要高温，有时还需要高压等条件，但金属锂在常温、常压下就能与氮气化合生成氮化锂，这是因为（ ）
①此反应可能是吸热反应
②此反应可能是放热反应
③此反应发生时可能氮分子不必先分解成原子
④此反应发生前可能氮分子先分解成原子．
正确答案
解析
解：氮分子是由两个氮原子通过叁键结合起来的，结构很稳定，如果发生反应时分子分解成原子会消耗很多能量，此时必须在高温下进行；如果锂和氮气根据以上原理反应的话，同样必须在高温下进行，而题中明确指出金属锂在常温、常压下就能与氮气反应；因此锂和氮气反应时没有破坏氮分子（变成原子），且反应放热时可提供反应所需能量，故选C．
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