Question

19．氮是生命物质的重要组成元素之一，含氮物质与人类的生活密切相关．
（1）氮原子最外层电子排布式为：2s²2p³；氮离子（N^3-）核外有10种运动状态不同的电子；N₄分子的空间结构如图：，它是一种非极性分子．（填“极性”或“非极性”）
（2）氨气是人工固氮的产物，它极易溶于水（1：700），生成NH₃•H₂O．请设计实验证明NH₃•H₂O是弱碱取少量氨水于试管中，滴加酚酞试液，溶液呈红色；向试管中加入少量醋酸铵晶体，振荡，由于铵根离子浓度增大，则溶液中氢氧根离子浓度减小，则溶液的红色变浅，证明氨水是弱碱．
（3）向100mL 0.1mol/L的盐酸中通入0.02mol氨气，充分吸收后测得溶液呈碱性．则该溶液中NH₃•H₂O、NH₄⁺、Cl^-三种微粒的物质的量浓度大小关系为NH₄⁺＞Cl^-＞NH₃•H₂O．
（4）铵盐可用作氮肥，实验室检验铵盐中的NH₄⁺时，可取少量铵盐样品于试管中，加入强碱浓溶液，加热，若产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明有NH₄⁺．
（5）NaN₃可用于制造汽车安全气囊，当汽车遇到撞击时，NaN₃能迅速分解产生Na和N₂．请写出该反应的化学方程式2NaN₃ $\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N₂，每生成3mol N₂时，转移电子2mol．

Answer 1

分析 （1）氮原子为7号元素有两个电子层，最外层5个电子，据此书写最外层电子排布式；氮离子（N^3-）最外层8个电子，结合核外电子排布分析运动状态不同的电子，子核外没有两个运动状态完全相同的电子，有几个电子就有几种运动状态，N₄分子与P₄结构相似，为正四面体构型，N₄分子中N原子形成3个σ键、含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，每个面为正三角形；
（2）只要确定一水合氨在水溶液里部分电离就能证明一水合氨是弱电解质，可选用酚酞作指示剂，然后向滴入酚酞的一水合氨溶液中加入醋酸铵，若溶液颜色变浅，则证明氨水中存在电离平衡，从而证明NH₃•H₂O是弱碱；
（3）向100mL 0.1mol/L的盐酸中通入0.02mol氨气，发生反应生成氯化铵，得到等浓度的NH₃•H₂O和NH₄Cl混合溶液，充分吸收后测得溶液呈碱性，一水合氨电离大于铵根离子水解；
（4）铵盐与碱反应生成氨气，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；
（5）叠氮化钠（NaN₃）撞击后30毫秒内迅速分解为两种单质，由质量守恒定律，反应前后元素种类不变，两种单质为钠和氮气，写出反应的化学方程式即可，结合化学方程式定量关系计算电子转移数．

解答 解：（1）氮原子为7号元素有两个电子层，最外层5个电子，据此书写最外层电子排布式为：2s²2p³；氮离子（N^3-）最外层8个电子，结合核外电子排布分析运动状态不同的电子，原子核外没有两个运动状态完全相同的电子，有几个电子就有几种运动状态，氮离子（N^3-）核外有 10种运动状态不同的电子，N₄分子与P₄结构相似，为正四面体构型，N₄分子中N原子形成3个σ键、含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，每个面为正三角形，为非极性分子，
故答案为：2s²2p³；10；非极性；
（2）若证明一水合氨在水溶液里部分电离，则说明一水合氨是弱电解质，
所以选用试剂为：酚酞、醋酸铵、一水合氨，
操作方法及现象为：取少量氨水于试管中，滴加酚酞试液，溶液呈红色；向试管中加入少量醋酸铵晶体，振荡，由于铵根离子浓度增大，则溶液中氢氧根离子浓度减小，则溶液的红色变浅，根据现象可知：氨水中存在电离平衡，证明氨水是弱碱，
故答案为：取少量氨水于试管中，滴加酚酞试液，溶液呈红色；向试管中加入少量醋酸铵晶体，振荡，由于铵根离子浓度增大，则溶液中氢氧根离子浓度减小，则溶液的红色变浅，证明氨水是弱碱；
（3）向100mL 0.1mol/L的盐酸中通入0.02mol氨气，发生反应生成氯化铵，得到等浓度的NH₃•H₂O和NH₄Cl混合溶液，充分吸收后测得溶液呈碱性，一水合氨电离大于铵根离子水解，溶液中NH₃•H₂O、NH₄⁺、Cl^-三种微粒的物质的量浓度大小关系为：NH₄⁺＞Cl^-＞NH₃•H₂O，
故答案为：NH₄⁺＞Cl^-＞NH₃•H₂O；
（4）铵盐与碱反应生成氨气，而氨气是唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故向某溶液加入NaOH并微热，产生能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体，即该气体为氨气，则该溶液中一定含有NH₄⁺，
故答案为：湿润的红色石蕊试纸变蓝；
（5）叠氮化钠（NaN₃）撞击后30毫秒内迅速分解为两种单质，由质量守恒定律，反应前后元素种类不变，两种单质为钠和氮气，反应的化学方程式为：2NaN₃ $\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N₂，生成3molN₂电子转移2mol，
故答案为：2NaN₃ $\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N₂；2．

点评 本题考查了核外电子个数与电子运动状态种类之间的关系、强弱电解质的判断方法、离子检验、电解质溶液中离子浓度大小比较、氧化还原反应电子转移计算等，掌握基础是解题关键，题目难度中等．