Question

【題目】目前我國鍋爐煙氣脫硝技術有新發現，科學家對O3氧化煙氣脫硝同時制硝酸進行了實驗研究，其生產硝酸的機理如下：

回答下列問題：

（1）NO3分子內存在兩個過氧鍵，且氧均滿足8電子穩定結構，請寫出NO3中N的化合價______；NO3極不穩定，常溫下即可爆炸分解，試從電子成鍵角度解釋NO3不穩定的原因：______。

（2）N2O5與O3作用也能生成NO3與氧氣，根據反應前后同種元素，價態相同，不參與氧化還原反應的原則，請分析反應N2O5+O3=2NO3+O2中，N2O5的作用是______（填“氧化劑”“還原劑”或“既是氧化劑，又是還原劑”）。

（3）請寫出在有水存在時，O3與NO以物質的量之比為3∶2完全反應的總化學方程式______。

Answer 1

【答案】+2 N原子未達到8電子穩定結構（或N原子最外層為7電子結構，不穩定） 既是氧化劑，又是還原劑 3O3+2NO+H2O=2HNO3+3O2

【解析】

(1) NO3分子內有三個氧且存在兩個過氧鍵，它的結構為，結合NO3分子的鍵連方式判斷化合價；

(2)根據反應N2O5+O3=2NO3+O2中元素化合價變化規律分析判斷；

(3)依據生產硝酸的機理，O3與NO及水反應最終生成HNO3和O2，結合物質的量關系配平方程式。

(1) NO3分子內有三個氧且存在兩個過氧鍵，它的結構為，兩個氧與氮相連，另一個氧與兩個氧相連，所以氮顯+2價，根據NO3的結構可知，N原子最外層為7電子結構，未達到8電子穩定結構，因此不穩定；

(2)N2O5+O3=2NO3+O2反應中生成2個NO3分子，1個NO3分子中兩個氧原子顯示-1價，另1個氧原子顯示0價，2個NO3中有兩個氧原子顯示0價，1氧原子個來自O3分子，另1個氧原子來自N2O5，也就是說N2O5中的1個氧原子化合價升高到0價，4個氧原子化合價升高到-1價，同時N2O5中的N化合價降低到+2價，所以N2O5既是氧化劑，又是還原劑；

(3)依據生產硝酸的機理，O3與NO及水反應最終生成HNO3和O2，當O3與NO反應的物質的量之比為3: 2，可得3O3+2NO+H2O=2HNO3+3O2。