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

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

(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氣和氣態(tài)水的熱化學方程式___________。

(3)平衡常數(shù)K可用反應體系中氣體物質分壓表示,即K表達式中用平衡分壓代替平衡濃度,分壓=總壓×物質的量分數(shù)(例如p(NO2)=p×x(NO2))。寫出反應2NO2(g)N2O4(g) △H =-akJ·mol-1平衡常數(shù)Kp表達式________(用p、各氣體物質的量分數(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,實驗裝置如圖所示。則電極B接直流電源的____極,電解池中生成N2O5的電極反應式為_____________。

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

已知25℃時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準狀況下至少____ml氨氣,使溶液呈中性(溶液的體積變化忽略不計)。

【答案】NH4NO3N2O↑+2H2ON=N=O2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H =(ca+2b)kJ·mol1N2O4+2HNO32e=2N2O5+2H+4NH3·H2O+4NO2+O2=4NH4++4NO3+2H2O5.6

【解析】1)該反應中化合價變化為:NH4NO3→N2O,N元素由-3→+1價,一個N原子失去4個電子,由+5→+1價,一個N原子得4個電子,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,所以該反應的化學方程式為NH4NO3N2O↑+2H2O ;模仿CO2的結構,N2O的結構式N=N=O ;

22NO2(g)N2O4(g) H =akJ·mol1N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) H =bkJ·mol1;N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) H =+ckJ·mol1;將①×(-1)+2×②—③依據(jù)蓋斯定律得:2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) H =(ca+2b)kJ·mol1 ;

3)由題意p(NO2)=p×x(NO2)p(N2O4)=p×x(N2O4),2NO2(g)N2O4(g) △H =akJ·mol1平衡常數(shù)Kp表達式Kp=

4)實驗裝置說明B電極上HNO3得電子產(chǎn)生N2O4,則電極B接直流電源的負極,電解池中生成N2O5的電極反應式為N2O4+2HNO32e=2N2O5+2H+

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

25℃NH3·H2O的電離常數(shù)Kb=2×105,向500ml0.1mol·L1硝酸銨溶液中通入標準狀況下氨氣使溶液呈中性,依據(jù)電荷守恒計算可知,溶液中氫氧根離子濃度=10-7mol·L1,cNH4=cNO3),設混合后溶液體積為1L,(NH4=cNO3=1mol·L1;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,VNH3=5×104mol/L×0.5L×22.4mol/L=5.6×103L=5.6mL。

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