Question

20．N是重要的非金属元素，尿素、羟胺、硝酸、亚硝酸钠均为重要的含氮化合物．
（1）尿素[CO（NH₂）₂]是人类利用无机物合成的第一种有机物．
①尿素中元素原子半径最大的原子结构示意图为；
②尿素在土壤中的脲酶作用下会水解生成碳酸铵或碳酸氢铵，若与碱性肥料混合施用，会造成氮元素损失，请用离子方程式解释其原因NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O；
③已知：20°C时，H₂CO₃：K_a1=4.2×10ˉ⁷、K_a2=5.6×10ˉ¹¹；NH₃•H₂O：K_b=1.7×10ˉ⁵，碳酸氢铵溶液中HCO₃^-、NH₄⁺、OHˉ、H⁺四种离子浓度由大到小的顺序为c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
（2）羟胺（NH₂OH）可看做是氨分子内的1个氢原子被羟基取代的物质，常用作还原剂．
①利用羟胺的还原性，可以除去含Fe²⁺中的Fe³⁺，氧化产物是一种性质稳定、无污染的气体，写出反应的离子方程式2NH₂OH+2Fe³⁺=2Fe²⁺+N₂↑+2H₂O+2H⁺
②制备NH₂OH•HCl（盐酸羟胺）的一种工艺流程如图所示：

ⅰ步骤中，发生反应的化学方程式为Ca（OH）₂+2SO₂=Ca（HSO₃）₂；
ⅱ步骤中使用的NaNO₂外观酷似食盐，误食会中毒．可用电解法将工业废水中少量的NO₂ˉ转化为N₂以降低其危害．写出NO₂^-在酸性条件下转化为氮气的电极反应式为2NO₂^-+8H⁺+6e^-=N₂+4H₂O．
ⅲ步骤中，X为BaCl₂（填化学式）；若要使滤液Y中SO₄²ˉ、SO₃²ˉ浓度均小于1×10ˉ⁵mol/L，溶液中Ba²⁺浓度应不小于5.0×10^-5mol/L．[已知K_SP（BaSO₃）=5.0×10ˉ¹⁰；K_SP（BaSO₄）=1.1×10ˉ¹⁰]
③用惰性电极电解硝酸溶液可制备NH₂OH．写出其阳极反应式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）①尿素[CO（NH₂）₂]中C原子半径最大；
②碱性条件下，铵根离子和氢氧根离子反应生成一水合氨，一水合氨不稳定易分解生成氨气和水；
③电离平衡常数越大，其电离程度越大，则其离子水解程度越小；
（2）①羟胺被氧化生成氮气；
②i二氧化硫和氢氧化钙反应生成盐和水；
ii电解时，得电子的微粒在阴极上发生还原反应，电解亚硝酸根离子溶液时，阴极上亚硝酸根离子得电子发生还原反应生成氮气和水；
ⅲ由转化前后的物质可知，生成物中引入钡离子和氯离子；Y中SO₄²ˉ、SO₃²ˉ浓度均小于1×10ˉ⁵mol/L，以K_SP（BaSO₃）计算；
③用惰性电极电解硝酸溶液可制备NH₂OH，阳极上氢氧根离子失去电子，阴极上N得到电子．

解答 解：（1）①原子的电子层数越多，其原子半径越大，相同周期的元素中，原子半径随着原子序数的增大而减小，所以原子半径最大的元素是C元素，其原子结构示意图为，故答案为：；
②碱性条件下，铵根离子和氢氧根离子反应生成一水合氨，一水合氨不稳定易分解生成氨气和水，所以其离子方程式为：NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O，
故答案为：NH₄⁺+OH^-=NH₃．H₂O=NH₃↑+H₂O；
③电离平衡常数越大，其电离程度越大，则其离子水解程度越小，根据电离平衡常数知，电离程度大小关系是NH₃•H₂O＞H₂CO₃＞HCO₃^-，则水解程度CO₃^2-＞HCO₃^-＞NH₄⁺，所以碳酸氢铵溶液呈碱性，溶液中还存在碳酸根离子等，所以HCO^-₃、NH⁺₄、OH^-、H⁺四种离子浓度由大到小c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（NH₄⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（2）①羟胺被氧化生成氮气和水，反应的离子方程式为2NH₂OH+2Fe³⁺=2Fe²⁺+N₂↑+2H₂O+2H⁺，故答案为：2NH₂OH+2Fe³⁺=2Fe²⁺+N₂↑+2H₂O+2H⁺；
②i二氧化硫和氢氧化钙反应生成盐和水，反应化学方程式：Ca（OH）₂+2SO₂=Ca（HSO₃）₂，故答案为：Ca（OH）₂+2SO₂=Ca（HSO₃）₂；
ⅱ电解时，得电子的微粒在阴极上发生还原反应，电解亚硝酸根离子溶液时，阴极上亚硝酸根离子得电子发生还原反应生成氮气和水，电极反应式为2NO₂^-+8H⁺+6e^-=N₂↑+4H₂O，故答案为：2NO₂^-+8H⁺+6e^-=N₂+4H₂O；
ⅲ由转化前后的物质可知，生成物中引入钡离子和氯离子，则X为BaCl₂；Y中SO₄²ˉ、SO₃²ˉ浓度均小于1×10ˉ⁵mol/L，溶液中Ba²⁺浓度应不小于$\frac{5.0×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-5}}$=5.0×10^-5mol/L，故答案为：BaCl₂；5.0×10^-5mol/L；
③用惰性电极电解硝酸溶液可制备NH₂OH，阳极上氢氧根离子失去电子，阳极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺，
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O或2H₂O-4e^-=O₂↑+4H⁺．

点评 本题考查较综合，涉及离子浓度大小比较、溶度积的计算、电解、氧化还原反应等，注重高频考点的考查，综合性较强，题目难度中等．