Question

8．氮元素在自然界中存在多種價態(tài)，結合題干回答下列問題：
（1）氮元素原子核外有3個未成對電子，最外層有2種能量不同的電子．
（2）氮和磷是同主族元素，下列能說明二者非金屬性相對強弱的是ab（填編號）．
a．NH₃比PH₃穩(wěn)定性強
b．氮氣與氫氣能直接化合，磷與氫氣很難直接化合
c．硝酸顯強氧化性，磷酸不顯強氧化性
d．氮氣常溫是氣體，磷單質是固體
（3）已知，氯胺NH₂Cl熔點-66℃，NH₄Cl熔點340℃，氯胺的電子式為，從物質結構的角度解釋兩者熔點相差較大的原因氯胺NH₂Cl為分子晶體，NH₄Cl為離子晶體，熔沸點離子晶體高于分子晶體．
（4）NH₂Cl比HClO穩(wěn)定性高，易水解，因水解后能產生可殺菌消毒的物質而成為飲用水的緩釋消毒劑，NH₂Cl發(fā)生水解的化學方程式為NH₂Cl+H₂O?NH₃+HClO．
（5）工業(yè)上利用鋁粉除去含氮廢水中的NO₃^-，當控制溶液pH在10.7左右時，反應過程中生成AlO₂^-、氮氣和氨氣，若氮氣和氨氣的體積比為4：1，則還原劑和氧化劑的物質的量之比為16：9，若氮氣和氨氣的體積比為1：1，則除去0.1mol NO₃^-，消耗鋁5.4g．

Answer 1

分析 （1）N原子核外有3個未成對電子；原子核外電子有幾種能級就有幾種不同能量的電子；
（2）非金屬性強弱的判斷方法有：單質之間的置換反應、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性、元素最高價氧化物的水化物酸性；
（3）NH₂Cl為共價化合物，為分子晶體，據(jù)此寫出其電子式；由于NH₂Cl為分子晶體，而NH₄Cl為離子晶體，導致兩者的熔沸點相差較大；
（4）NH₂Cl能部分水解重新生成HClO，還生成氨氣；
（5）設生成的氮氣的物質的量為4mol，則氨氣為mol，根據(jù)由NO₃^-還原為氮氣和氨氣的化合價變化可知，生成4xmol氮氣和xmol氨氣NO₃^-共得40mol+8mol=48mol電子，根據(jù)得失電子數(shù)守恒求出反應的鋁的物質的量，然后根據(jù)鋁做還原劑，NO₃^-做氧化劑來分析物質的量之比．

解答 解：（1）N原子核外有3個未成對電子；原子核外電子有幾種能級就有幾種不同能量的電子，該原子核外有1s、2s、2p三種能量的電子，所以該原子最外層有2種不同能量的電子；故答案為：3；2；
（2）a．氫化物的穩(wěn)定性越強，則非金屬的非金屬性越強，NH₃比PH₃穩(wěn)定性強，則N元素非金屬性大于P，故正確；
b．非金屬單質與氫氣反應越容易，則該非金屬的非金屬性越強，氮氣與氫氣能直接化合，磷與氫氣很難直接化合，所以N元素的非金屬大于P，故正確；
c．元素最高價氧化物的水化物酸性越強，該元素的非金屬性越強，與其氧化性無關，故錯誤；
d．非金屬單質的狀態(tài)與非金屬元素的非金屬性強弱無關，故錯誤；
故選ab．
（3）NH₂Cl為共價化合物，N與H原子之間、N與Cl原子之間均為共價鍵，故電子式為；由于NH₂Cl為分子晶體，而NH₄Cl為離子晶體，而熔沸點離子晶體高于分子晶體，故兩者熔點相差較大，故答案為：氯胺NH₂Cl為分子晶體，NH₄Cl為離子晶體，熔沸點離子晶體高于分子晶體；
（4）NH₂Cl能部分水解生成強氧化性的物質，應為HClO，可起消毒殺菌的作用，方程式為NH₂Cl+H₂O?NH₃+HClO，故答案為：NH₂Cl+H₂O?NH₃+HClO；  
（5）設生成的氮氣的物質的量為4mol，則氨氣為1mol，由于氮氣和氨氣是由NO₃^-還原而來，故生成4mol氮氣和1mol氨氣時NO₃^-共得電子的物質的量為n=4×10mol+8mol=48mol電子，根據(jù)得失電子數(shù)守恒可知反應掉的鋁的物質的量n=$\frac{48mol}{3}$=16mol，在此反應中，鋁做還原劑，物質的量為16mol，而NO₃^-做氧化劑，物質的量為（4mol×2+1mol）=9mol，故還原劑和氧化劑的物質的量之比為16：9；
若氮氣和氨氣的體積比為1：1，設氮氣和氨氣的物質的量均為xmol，除去0.1mol NO₃^-，根據(jù)氮原子的守恒可知：2x+x=0.1，故x=$\frac{1}{30}$mol，則生成$\frac{1}{30}$mol氮氣和$\frac{1}{30}$mol氨氣所得到的電子的物質的量為n=$\frac{1}{30}$mol×2×5+$\frac{1}{30}$mol×8=$\frac{18}{30}$mol，根據(jù)得失電子數(shù)守恒可知消耗鋁的物質的量為n=$\frac{18}{30}×\frac{1}{3}$=0.2mol，故所需鋁的質量m=nM=0.2mol×27g/mol=5.4g．
故答案為：16：9，5.4g．

點評 本題考查了電子式的書寫以及方程式的有關計算，難度不大，應注意解題思路的梳理．