Question

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

（1）NH3催化氣化可制備硝酸。

①NH3氧化時發生如下反應:

4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H1=-907.28kJ·mol-1

4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) △H2=-1269.02kJ·mol-1

則4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H3_____。

②NO被O2氧化為NO2。其他條件不變時，NO的轉化率[a(NO)]與溫度、壓強的關系如下圖所示。則p1____p2(填“><“或“=”)；

③在500℃溫度時，2L密閉容器中充入2molNO和1molO2，達平衡時壓強為p2MPa。則500℃時該反

應的平衡常數Kp=______，(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)

（2）利用反應NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的簡易裝置如下圖所示。電極b的電極反應式為_____，消耗標準狀況下4.48LNH3時，被消除的NO2的物質的量為______mol。

（3）在微電子工業中NF3常用作氮化硅的蝕刻劑，工業上通過電解含NH4F等的無水熔融物生產NF3，

其電解原理如圖所示。

①a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_________。

②已知同溫時NH3·H2O的電離常數小于氫氟酸的電離常數，則0.1mo/LNH4F溶液中所有離子濃度由大到小的順序為_______________。

Answer 1

【答案】 －1811.63 kJ·mol－1 > 7(32p2 MPa)-1 2NO2＋8e－＋4H2O===8OH－＋N2 0.15 陽 NH4＋＋3F―－6e－＝NF3＋4H＋ F2 c(F－）＞ c( NH4＋）＞ c(H＋）＞ c(OH－）

【解析】本題主要考查化學反應中的能量變化、化學平衡的移動及計算、鹽類水解等。

（1）① 將已知熱化學方程式分別用a、b表示，則2.5b-1.5a得4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H3=2.5△H2-1.5△H1=－1811.63 kJ·mol－1。

②2NO+O2=2NO2，溫度一定時，加壓平衡右移，a(NO)增大，則p1>p2；

③在500℃溫度時反應達到平衡狀態，n(lNO)=1.6mol，n(O2) =0.8mol，n(NO2)=0.4mol，混合氣體共2.8mol，NO、O2和NO2的物質的量分數分別是4/7、2/7和1/7，平衡分壓分別用p(lNO)、p(O2)、p(NO2)表示，則500℃時該反應的平衡常數Kp= p2(NO2)/[p2(lNO)p(O2)]=7(32p2 MPa)-1。

（2）NO2在電極b被還原為N2，電極b的電極反應式為2NO2＋8e－＋4H2O===8OH－＋N2。3NO2～4NH3～12e-，消耗標準狀況下4.48L即0.2molNH3時，被消除的NO2的物質的量為0.15mol。

（3）①a電極產生氧化產物NF3，a電極為電解池的陽極，該電極的電極反應式：NH4＋＋3F―－6e－＝NF3＋4H＋；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F2。

②已知同溫時NH3·H2O的電離常數小于氫氟酸的電離常數，則NH4＋的水解程度大于F－，NH4F溶液呈酸性，0.1mo/LNH4F溶液中所有離子濃度由大到小的順序為c(F－）＞c(NH4＋）＞c(H＋）＞c(OH－）。