Question

16．氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，請(qǐng)解決下列問(wèn)題．
（1）硫酸銅溶液時(shí)白磷引起中毒的一種解毒劑：
P₄+CuSO₄+H₂O→Cu₃P+H₃PO₄+H₂SO₄，若6molH₃PO₄生成，則被CuSO₄氧化的P₄的物質(zhì)的量為0.75mol．
（2）氮的化合物合成、應(yīng)用及氮的固定一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)．以CO₂與NH₃為原料合成化肥尿素的主要反應(yīng)如下：
①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）；△H=-159.47kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO （NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=a kJ•mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=-86.98kJ•mol^-1
則a為+72.49．
（3）如圖表示使用新型電極材料，以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl-NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制造出既能提供能量，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)氮固定的新型燃料電池．請(qǐng)寫(xiě)出該電池的正極反應(yīng)式N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．生產(chǎn)中可分離出的物質(zhì)A的化學(xué)式為NH₄Cl．
（4）常溫下，向0.1mol/L氨水中加入少許N₂O₅，使溶液中c（NH₃•H₂O）：c（NH⁴⁺）=5：9，此時(shí)溶液的
pH=9．（25℃時(shí)，NH₃•H₂O的電離常數(shù)Kb=1.8×10^-5）
（5）SiO₂溶于氫氟酸后生成一種極強(qiáng)的二元酸和水，經(jīng)分析該酸由3種元素組成，其中氟嚴(yán)肅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79.17%．請(qǐng)寫(xiě)出SiO₂溶于氫氟酸的離子方程式SiO₂+6HF=2H⁺+SiF₆^2-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）Cu元素的化合價(jià)由+2價(jià)降低到+1價(jià)，CuSO₄是氧化劑，P₄中部分磷元素由0價(jià)降低到-3價(jià)，部分磷元素由0價(jià)升高到+5價(jià)，磷元素的化合價(jià)既升高又降低，所以P₄既是氧化劑又是還原劑，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移是計(jì)算被CuSO₄氧化的P₄的物質(zhì)的量；
（2）①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）；△H=-159.47kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=a kJ•mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=-86.98kJ•mol^-1
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律①+②=③，依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律來(lái)計(jì)算；
（3）原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)裝置圖分析判斷分離出氯化銨；
（4）常溫下，向0.1mol/L氨水中加入少許N₂O₅，五氧化二氮和水反應(yīng)生成硝酸，硝酸和氨水反應(yīng)，溶液中c（NH₃•H₂O）：c（NH₄⁺）=5：9，溶液中溶質(zhì)為硝酸銨和一水合氨，根據(jù)NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)計(jì)算；
（5）依據(jù)所給質(zhì)量分?jǐn)?shù)求算該酸的化學(xué)式，然后書(shū)寫(xiě)即可．

解答 解：（1）Cu元素的化合價(jià)由+2價(jià)降低到+1價(jià)，CuSO₄是氧化劑，P₄中部分磷元素由0價(jià)降低到-3價(jià)，部分磷元素由0價(jià)升高到+5價(jià)，磷元素的化合價(jià)既升高又降低，所以P₄既是氧化劑又是還原劑，若6molH₃PO₄生成，則參加反應(yīng)CuSO₄為6mol×$\frac{60}{24}$=15mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，被CuSO₄氧化的P₄的物質(zhì)的量為$\frac{15mol×1}{4×5}$=0.75mol，
故答案為：0.75mol；
（2）①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）；△H=-159.47kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=a kJ•mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=-86.98kJ•mol^-1
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律①+②=③，得到-159.47KJ/mol+a=-86.98KJ/mol
a=+72.49KJ/mol；
故答案為：+72.49；
（3）以N₂、H₂為原料，以HCl-NH₄Cl為電解質(zhì)溶液構(gòu)成新型燃料電池，正極發(fā)生還原反應(yīng)，即氮?dú)獗贿�原生成NH₄⁺，電極反應(yīng)式為N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺；負(fù)極是氫氣失電子生成氫離子，政績(jī)生成銨根離子在電解質(zhì)溶液中可以分離出氯化銨；
故答案為：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺； NH₄Cl；
（4）常溫下，向0.1mol/L氨水中加入少許N₂O₅，五氧化二氮和0.1水反應(yīng)生成硝酸，硝酸和氨水反應(yīng)，溶液中c（NH₃•H₂O）：c（NH₄⁺）=5：9，溶液中溶質(zhì)為硝酸銨和一水合氨，NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，25℃時(shí)．NH₃•H₂O的電離平衡常數(shù)K_b=1.8×10^-5=$\frac{c（O{H}^{-}）×\frac{9}{14}×0.1}{\frac{5}{14}×0.1}$，c（OH^-）=10^-5mol/L，c（H⁺）=10^-9mol/L，PH=9，
故答案為：9；
（5）SiO₂溶于氫氟酸后生成一種極強(qiáng)的二元酸和水，該酸由3種元素組成，其中氟元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79.17%，分子中H原子數(shù)目為2，令該酸的化學(xué)式為：H₂Si_xF_y，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0可知2+4x-y=0，由氟元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)有$\frac{19y}{2+28x+19y}$×100%=79.17%，聯(lián)立解得x=1，y=6，故該酸為H₂SiF₆，故SiO₂溶于氫氟酸的離子反應(yīng)方程式為：SiO₂+6HF=2H⁺+SiF₆^2-+2H₂O，故答案為：SiO₂+6HF=2H⁺+SiF₆^2-+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，圖象分析和反應(yīng)條件判斷，信息應(yīng)用能力，原電池電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)的方法應(yīng)用，題目難度較大．