13.氮的重要化合物如氨(NH3)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等,在生產(chǎn)、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(guān)熱化學(xué)方程式如下:
H2O(l)═H2O(g)△H1=44.0kJ•mol-1
N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=229.3kJ•mol-1
4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)△H3=-906.5kJ•mol-1
4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(l)△H4
則△H4=-2317kJ•mol-1
(2)使用NaBH4為誘導(dǎo)劑,可使Co2+與肼在堿性條件下發(fā)生反應(yīng),制得高純度納米鈷,該過程不產(chǎn)生有毒氣體.
①寫出該反應(yīng)的離子方程式:2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O.
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?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán).若反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡時(shí),混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如圖1所示,則N2H4發(fā)生分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為:3N2H4$?_{△}^{催化劑}$N2+4NH3;為抑制肼的分解,可采取的合理措施有降低反應(yīng)溫度(任寫一種).

(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(chǎn)NF3,其電解原理如圖2所示.
①氮化硅的化學(xué)式為Si3N4
②a電極為電解池的陽(yáng)(填“陰”或“陽(yáng)”)極,寫出該電極的電極反應(yīng)式:NH4++3F--6e-=NF3+4H+;電解過程中還會(huì)生成少量氧化性極強(qiáng)的氣體單質(zhì),該氣體的分子式是F2

分析 (1)H2O(l)=H2O(g)△H1=44.0kJ•mol-1 (i)
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=229.3kJ•mol-1 (ii)
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H3=-906.5kJ•mol-1 (iii)
由蓋斯定律可知(iii)-(ii)×5-(i)×6得:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l);
(2)①依據(jù)題意,反應(yīng)物為Co2+與肼(N2H4)、堿性條件下存在OH-,生成物為:鈷單質(zhì),據(jù)此得出Co的化合價(jià)降低,故N的化合價(jià)升高,只能為0價(jià),即氮?dú),依?jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒回答即可;
②使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體為氨氣,由圖1得知:溫度越高,肼的百分含量越低,即分解的越快;
(3)①氮化硅中N的非金屬性強(qiáng)于Si,Si顯+4價(jià),故N顯-3價(jià),據(jù)此書寫化學(xué)式;
②由圖2可知,氫離子在b極得到電子生成氫氣,故b為陰極,那么a為陽(yáng)極,據(jù)此解答即可.

解答 解:(1)H2O(l)=H2O(g)△H1=44.0kJ•mol-1 (i)
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=229.3kJ•mol-1 (ii)
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H3=-906.5kJ•mol-1 (iii)
(iii)-(ii)×5-(i)×6得:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l),故△H4=-906.5-(229.3×5)-(44×6)=-2317kJ•mol-1,
故答案為:-2317;
(2)①依據(jù)題意,反應(yīng)物為Co2+與肼(N2H4)、堿性條件下存在OH-,生成物為:鈷單質(zhì),據(jù)此得出Co的化合價(jià)降低,故N的化合價(jià)升高,只能為0價(jià),即氮?dú)猓瑩?jù)此得出還有水生成,氧化還原反應(yīng)中存在得失電子守恒以及元素守恒,故此反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為:2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O,
故答案為:2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O;
②使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體為氨氣,即肼分解生成氨氣,依據(jù)元素守恒得知另外一種產(chǎn)物為氮?dú),故化學(xué)反應(yīng)方程式為:3N2H4$?_{△}^{催化劑}$N2+4NH3,由圖1可知,溫度越高,肼的體積分?jǐn)?shù)含量越低,故要抑制肼的分解,應(yīng)降低反應(yīng)溫度,故答案為:3N2H4$?_{△}^{催化劑}$N2+4NH3;降低反應(yīng)溫度;
(3)①氮化硅中N的非金屬性強(qiáng)于Si,Si顯+4價(jià),故N顯-3價(jià),故氮化硅的化學(xué)式為:Si3N4,故答案為:Si3N4;
②由圖2可知,氫離子在b極得到電子生成氫氣,故b為陰極,那么a為陽(yáng)極,陽(yáng)極上銨根失去電子生成NF3,電極反應(yīng)方程式為: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(zhì),故氧化性較強(qiáng)的單質(zhì)為氟氣,故答案為:陽(yáng);NH4++3F--6e-=NF3+4H+;F2

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合,涉及蓋斯定律的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)方程式書寫、電解池反應(yīng)原理等知識(shí),為高頻考點(diǎn),側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查,綜合性較強(qiáng),難度較大,注意相關(guān)知識(shí)的整理歸納.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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18.在含2mol H2SO4的濃硫酸中加入足量的Zn粉,使其充分反應(yīng),則下列推斷中正確的是(  )
①放出的氣體除了SO2外,還有H2
②只放出了SO2氣體,其物質(zhì)的量為1mol;
③反應(yīng)結(jié)束時(shí)產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量一定小于2mol;
④在反應(yīng)中硫酸全部起氧化性作用;
⑤轉(zhuǎn)移電子為2NA
A.①③B.①③④C.②③D.②④⑤

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4.在1L容器中含有2amolH2和2amolN2,設(shè)法使其反應(yīng)并達(dá)到平衡,測(cè)得N2的轉(zhuǎn)化率為20%,此時(shí)H2的濃度是(  )
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1.下列變化,必須加入氧化劑才能發(fā)生的是(  )
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8.同溫同壓下,收集兩瓶相同體積的CH4和CO2氣體,下列敘述中正確的是( 。
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18.被稱為“軟電池”的紙質(zhì)電池,采用一個(gè)薄層紙片(在其一邊鍍鋅,在其另一邊鍍二氧化錳)作為傳導(dǎo)體.在紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化鋅組成的電解液.電池總反應(yīng)為Zn+2MnO2+H2O═ZnO+2MnO(OH)下列說法不正確的是( 。
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B.該電池二氧化錳為正極,發(fā)生氧化反應(yīng)
C.當(dāng)0.1mol Zn完全溶解時(shí),電池外電路轉(zhuǎn)移的電子個(gè)數(shù)約為1.204×1023
D.電池正極反應(yīng)式為MnO2+e-+H2O═MnO(OH)+OH-

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5.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是( 。
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2.下列說法正確的是( 。
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B.鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陰極均發(fā)生氧化反應(yīng)
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D.催化劑通過降低化學(xué)反應(yīng)的焓變加快化學(xué)反應(yīng)速率

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3.關(guān)于鹽酸、硫酸、硝酸的說法正確的是(  )
A.都是含氧酸B.都是一元酸
C.都易揮發(fā)D.都能發(fā)生中和反應(yīng)

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