Question

10．常見的一元弱堿Q在強(qiáng)堿性條件下可分解產(chǎn)生三種物質(zhì)X、Y、Z，且這三種物質(zhì)摩爾質(zhì)量的大小關(guān)系為M（X）＜M（Y）＜M（Z），其中Z是一種大氣中含量很高的氣體，工業(yè)上常用分離液態(tài)空氣法獲得．Q既可作氧化劑，也可作還原劑：堿性條件下Q可將Fe（OH）₂氧化為Fe（OH）₃，同時產(chǎn)生物質(zhì)X；而在酸性條件下，16.5g的Q可以與等物質(zhì)的量的AgBr恰好反應(yīng)產(chǎn)生類似于銀鏡反應(yīng)的現(xiàn)象，得到54g固體M，同時產(chǎn)生物質(zhì)Y和標(biāo)況下體積為5.6L的氣體Z．據(jù)此回答下列問題：
（1）氣體Z的結(jié)構(gòu)式為N≡N，物質(zhì)Q的化學(xué)式為NH₂OH．
（2）堿性條件下物質(zhì)Q和Fe（OH）₂反應(yīng)的離子方程式為NH₂OH+H₂O+2Fe（OH）₂=NH₃↑+2Fe（OH）₃．
（3）物質(zhì)Q常由通過電解反應(yīng)產(chǎn)生的活性氫[H]還原某常見氧化性酸得到，請寫出該化學(xué)反應(yīng)方程式HNO₃+6[H]=NH₂OH↓+2H₂O．
例如：活性氫[H]還原乙酸的方程式可記為：CH₃COOH+4[H]→CH₃CH₂OH+H₂O
（4）16.5g物質(zhì)Q和過量AgBr反應(yīng)產(chǎn)生108g固體M，反應(yīng)產(chǎn)物除Z以外，其余均與等物質(zhì)的量的AgBr的反應(yīng)相同．由此可以推測物質(zhì)Q和過量AgBr反應(yīng)產(chǎn)生了氣體N₂O（填化學(xué)式）替代Z，請寫出該化學(xué)反應(yīng)方程式2NH₂OH+4AgBr=4Ag↓+N₂O↑+4HBr+H₂O，并設(shè)計實驗區(qū)別Z和上述氣體同時說明實驗原理：N₂O屬于極性分子，易溶于水，將兩者氣體分別做以水為溶劑的噴泉實驗，能產(chǎn)生噴泉的為N₂O，不能產(chǎn)生噴泉的為N₂．

Answer 1

分析 常見的一元弱堿Q在強(qiáng)堿性條件下可分解產(chǎn)生三種物質(zhì)X、Y、Z，其中Z是一種大氣中含量很高的氣體，工業(yè)上常用分離液態(tài)空氣法獲得，可知Z為N₂，16.5g的Q可以與等物質(zhì)的量的AgBr恰好反應(yīng)產(chǎn)生類似于銀鏡反應(yīng)的現(xiàn)象，得到54g固體M為Ag，其物質(zhì)的量為$\frac{54g}{108g/mol}$=0.5mol，故Q的相對分子質(zhì)量為$\frac{16.5}{0.5}$=33，結(jié)合（3）中物質(zhì)Q常由通過電解反應(yīng)產(chǎn)生的活性氫[H]還原某常見氧化性酸得到，可知Q為NH₂OH，反應(yīng)生成氮?dú)鉃?\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，根據(jù)N原子守恒可知Y中不含N元素，Q在堿性條件下Q可將Fe（OH）₂氧化為Fe（OH）₃，同時產(chǎn)生物質(zhì)X，X中N元素化合價降低，結(jié)合摩爾質(zhì)量M（X）＜M（Y）＜M（Z），可知Y是H₂O，X為NH₃．

解答 解：常見的一元弱堿Q在強(qiáng)堿性條件下可分解產(chǎn)生三種物質(zhì)X、Y、Z，其中Z是一種大氣中含量很高的氣體，工業(yè)上常用分離液態(tài)空氣法獲得，可知Z為N₂，16.5g的Q可以與等物質(zhì)的量的AgBr恰好反應(yīng)產(chǎn)生類似于銀鏡反應(yīng)的現(xiàn)象，得到54g固體M為Ag，其物質(zhì)的量為$\frac{54g}{108g/mol}$=0.5mol，故Q的相對分子質(zhì)量為$\frac{16.5}{0.5}$=33，結(jié)合（3）中物質(zhì)Q常由通過電解反應(yīng)產(chǎn)生的活性氫[H]還原某常見氧化性酸得到，可知Q為NH₂OH，反應(yīng)生成氮?dú)鉃?\frac{5.6L}{22.4L/mol}$=0.25mol，根據(jù)N原子守恒可知Y中不含N元素，Q在堿性條件下Q可將Fe（OH）₂氧化為Fe（OH）₃，同時產(chǎn)生物質(zhì)X，X中N元素化合價降低，結(jié)合摩爾質(zhì)量M（X）＜M（Y）＜M（Z），可知Y是H₂O，X為NH₃．
（1）氣體Z的結(jié)構(gòu)式為N≡N，物質(zhì)Q的化學(xué)式為NH₂OH，
故答案為：N≡N；NH₂OH；
（2）堿性條件下物質(zhì)NH₂OH和Fe（OH）₂反應(yīng)的離子方程式為：NH₂OH+H₂O+2Fe（OH）₂=NH₃↑+2Fe（OH）₃，
故答案為：NH₂OH+H₂O+2Fe（OH）₂=NH₃↑+2Fe（OH）₃；
（3）物質(zhì)Q常由通過電解反應(yīng)產(chǎn)生的活性氫[H]還原某常見氧化性酸得到，即用活性氫[H]還原硝酸獲得，該化學(xué)反應(yīng)方程式為：HNO₃+6[H]=NH₂OH↓+2H₂O，
故答案為：HNO₃+6[H]=NH₂OH↓+2H₂O；
（4）16.5g物質(zhì)Q為0.5mol，和過量AgBr反應(yīng)產(chǎn)生108g Ag，Ag的物質(zhì)的量為1mol，反應(yīng)產(chǎn)物除N₂以外，其余均與等物質(zhì)的量的AgBr的反應(yīng)相同，即生成HBr、水，設(shè)N元素在氧化產(chǎn)物中化合價為a，則1mol=0.5mol×[a-（-1）]，解得a=2，故生成N₂O，該化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NH₂OH+4AgBr=4Ag↓+N₂O↑+4HBr+H₂O，設(shè)計實驗區(qū)別氮?dú)夂蚇₂O同時說明實驗原理：N₂O屬于極性分子，易溶于水，將兩者氣體分別做以水為溶劑的噴泉實驗，能產(chǎn)生噴泉的為N₂O，不能產(chǎn)生噴泉的為N₂，
故答案為：N₂O；2NH₂OH+4AgBr=4Ag↓+N₂O↑+4HBr+H₂O；N₂O屬于極性分子，易溶于水，將兩者氣體分別做以水為溶劑的噴泉實驗，能產(chǎn)生噴泉的為N₂O，不能產(chǎn)生噴泉的為N₂．

點(diǎn)評 本題考查無機(jī)物的推斷，題目涉及內(nèi)容不是中學(xué)知識，基本屬于猜測驗證型，注意結(jié)合（3）中的問題分析，難度較大．