Question

（15分）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                          ；

③已知：20^oC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HCO₃ˉ、NH₄⁺、OHˉ、H⁺四种离子浓度由大到小的顺序为

（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             ；

②制备NH₂OH·HCl（盐酸羟胺）的一种工艺流程如下图所示：

ⅰ步骤中，发生反应的化学方程式为                       ；

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NO₂ˉ在酸性条件下转化为氮气的电极反应式为  ________ 。

ⅲ步骤中，X为          （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                [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             ；

Answer

（1）①（1分）；②NH4++OH-=NH3·H2O(或NH4++OH-=NH3↑+H2O)（2分）；③c(NH4+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)（2分）；

（2）①2NH2OH+2Fe3+=2Fe2++N2↑+2H2O+2H+（2分）；

②Ca(OH)2+2SO2=Ca(HSO3)2（2分）；2NO2-+8H++6e-=N2↑+4H2O（2分）；BaCl2（1分）；

5.0×10-5（1分）。

③4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=4H++ O2↑。

【解析】

试题分析：（1）①在尿素[CO(NH2)2]的组成元素中原子半径最大的元素是C元素，其原子结构示意图为；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，N元素以NH4+的形式存在，若与碱性肥料混合施用，会发生反应：NH4++OH-=NH3·H2O(或NH4++OH-=NH3↑+H2O)转化为NH3逸出，因此会造成氮元素损失。③电解质的电离程度越大，则盐中相应离子水解程度就越小。20oC时，H2CO3：Ka1=4.2×10ˉ7、Ka2=5.6×10ˉ11；NH3·H2O：Kb=1.7×10ˉ5,可见碳酸氢铵电离产生的离子CO32-水解程度大于NH4+的水解程度，所以溶液显碱性，c(OH-)>c(H+)。水解程度越大，溶液中的该离子浓度就越小，所以c(NH4+)>c(HCO3-)。盐电离产生的离子浓度远大于水电离产生的离子浓度，所以c(HCO3-)>c(OH-)。故溶液中离子浓度大小关系是：c(NH4+)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+)。（2）①羟胺有还原性，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，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒可得该反应的离子方程式是2NH2OH+2Fe3+=2Fe2++N2↑+2H2O+2H+；②ⅰ步骤中石灰乳与过量的SO2反应产生亚硫酸氢钙，发生反应的化学方程式为Ca(OH)2+2SO2=Ca(HSO3)2；ⅱ步骤中NO2ˉ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，根据加入X前后物质的成分可确定X是BaCl2；由于溶度积产生KSP(BaSO3)= 5.0×10ˉ10>KSP(BaSO4)= 1.1×10ˉ10，所以根据BaSO3的溶度积常数KSP(BaSO3)= 5.0×10ˉ10可得，c(Ba2+)=5.0×10ˉ10÷1×10ˉ5=5.0×10ˉ5mol/L；即溶液中Ba2+浓度应不小于5.0×10ˉ5mol/L。③用惰性电极电解硝酸溶液可制备NH2OH。在阳极，溶液中的OH-放电能力大于NO3-，所以OH-失去电子，发生氧化反应，阳极反应式是4OH--4e-=2H2O+O2↑或2H2O-4e-=4H++ O2↑。

考点：考查原子结构示意图的书写、离子方程式、电极反应式的书写、离子浓度大小比较的知识。