Question

【題目】氮的氧化物種類較多，有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，他們應(yīng)用廣泛。

（1）N2O是人類最早應(yīng)用于醫(yī)療的麻醉劑之一。它可由NH4NO3在加熱條件下分解產(chǎn)生，此反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。已知N2O與CO2分子具有相似的結(jié)構(gòu)，試畫出N2O的結(jié)構(gòu)式_______。

（2）N2O4可作火箭高能燃料N2H4的氧化劑。

已知：2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1；N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H =－bkJ·mol－1；

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H =+ckJ·mol－1；（a、b、c均大于0）。

寫出氣態(tài)腁在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式___________。

（3）平衡常數(shù)K可用反應(yīng)體系中氣體物質(zhì)分壓表示，即K表達(dá)式中用平衡分壓代替平衡濃度，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（例如p(NO2)=p總×x(NO2)）。寫出反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1平衡常數(shù)Kp表達(dá)式________（用p總、各氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x表示）。

（4）新型綠色硝化劑N2O5可以N2O4為原料用電解法制備，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。則電極B接直流電源的____極，電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式為_____________。

（5）可用氨水吸收NO2、O2生成硝酸銨，寫出該反應(yīng)的離子方程式_____________。

已知25℃時(shí)NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=2×10－5，向500ml0.1mol·L－1硝酸銨溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下至少____ml氨氣，使溶液呈中性（溶液的體積變化忽略不計(jì)）。

Answer 1

【答案】NH4NO3N2O↑+2H2ON=N=O2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H =－(c－a+2b)kJ·mol－1負(fù)N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+4NH3·H2O+4NO2+O2=4NH4++4NO3－+2H2O5.6

【解析】（1）該反應(yīng)中化合價(jià)變化為：NH4NO3→N2O，N元素由-3價(jià)→+1價(jià)，一個(gè)N原子失去4個(gè)電子，由+5價(jià)→+1價(jià)，一個(gè)N原子得4個(gè)電子，所以得失電子數(shù)的最小公倍數(shù)為4，所以硝酸銨的計(jì)量數(shù)為1，根據(jù)原子守恒確定另一種生成物為H2O，然后根據(jù)原子守恒配平其它元素，所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4NO3N2O↑+2H2O ；模仿CO2的結(jié)構(gòu)，N2O的結(jié)構(gòu)式N=N=O ；

（2）①2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1；②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H =－bkJ·mol－1；③N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H =+ckJ·mol－1；將①×（-1）+2×②—③依據(jù)蓋斯定律得：2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H =－(c－a+2b)kJ·mol－1 ；

（3）由題意p(NO2)=p總×x(NO2)，p(N2O4)=p總×x(N2O4)，2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1平衡常數(shù)Kp表達(dá)式Kp=

（4）實(shí)驗(yàn)裝置說明B電極上HNO3得電子產(chǎn)生N2O4，則電極B接直流電源的負(fù)極，電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式為N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+ 。

（5）氧氣將NO2氧化成HNO3，吸收氨氣，4NH3·H2O+4NO2+O2=4NH4++4NO3－+2H2O；

25℃時(shí)NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=2×10－5，向500ml0.1mol·L－1硝酸銨溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下氨氣使溶液呈中性，依據(jù)電荷守恒計(jì)算可知，溶液中氫氧根離子濃度=10-7mol·L－1，c（NH4＋）=c（NO3－），設(shè)混合后溶液體積為1L，（NH4＋）=c（NO3－）=1mol·L－1；根據(jù)一水合氨電離平衡得到：NH3·H2ONH4＋+OH－，平衡常數(shù)K= ，c(NH3·H2O)=5×10span>－4mol/L，V（NH3）=5×10－4mol/L×0.5L×22.4mol/L=5.6×10－3L=5.6mL。