Question

【題目】氮的重要化合物如氨（NH3）、肼（N2H4）、三氟化氮（NF3）等，在生產、生活中具有重要作用。

（1） 利用NH3的還原性可消除氮氧化物的污染，相關熱化學方程式如下：

H2O(l)＝H2O(g) △H1＝44.0 kJ·mol－1

N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H2＝229.3 kJ·mol－1

4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) △H3＝－906.5 kJ·mol－1

4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(l) △H4

則△H4＝_______kJ·mol－1。

（2）使用NaBH4為誘導劑，可使Co2＋與肼在堿性條件下發(fā)生反應，制得高純度納米鈷，該過程不產生有毒氣體。

① 寫出該反應的離子方程式：________。

② 在納米鈷的催化作用下，肼可分解生成兩種氣體，其中一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。若反應在不同溫度下達到平衡時，混合氣體中各組分的體積分數(shù)如下圖1所示，則N2H4發(fā)生分解反應的化學方程式為：________；為抑制肼的分解，可采取的合理措施有________（任寫一種）。

圖1 圖2

（3）在微電子工業(yè)中NF3常用作氮化硅的蝕刻劑，工業(yè)上通過電解含NH4F等的無水熔融物生產NF3，其電解原理如上圖2所示。

① 氮化硅的化學式為___________________。

② a電極為電解池的_____________（填“陰”或“陽”）極，寫出該電極的電極反應式：________________；電解過程中還會生成少量氧化性極強的氣體單質，該氣體的分子式是_______________。

Answer 1

【答案】-2317.0 Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O 3N2H4N2+4NH3 降低溫度 Si3N4 陽 NH4++3F--6e-=NF3+4H+ F2

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律分析，反應③-②×5-①×6得熱化學方程式為4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(l) △H4=-906.5-（229.3×5）-（44×6）= -2317.0kJ/mol。

（2）①根據(jù)題意，鈷元素的化合價降低，所以氮元素化合價升高，只能為0價，即為氮氣，據(jù)此分析還有水生成，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平方程式為Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O

②使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體為氨氣，即肼分解生成氨氣，依據(jù)元素守恒可知，另外一種產物為氮氣，所以方程式為3N2H4N2+4NH3；從圖分析，溫度越高，肼的體積分數(shù)含量越低，所以要抑制肼的分解，應降低溫度。

（3）①氮化硅中氮的非金屬性強于硅，硅顯+4價，氮顯-3價，所以氮化硅的化學式為Si3N4

②由圖2可知，氫離子在b極上得到電子生成氫氣，所以b為陰極，a為陽極。陽極銨根離子失去電子生成三氟化氮，電極反應為 NH4++3F--6e-=NF3+4H+；依據(jù)電解原理可知，氟離子也可能失去電子生成氟單質，所以氧化性較強的單質為氟氣。