Question

【題目】氮的氧化物種類較多，有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，他們應用廣泛。

（1）N2O是人類最早應用于醫療的麻醉劑之一。它可由NH4NO3在加熱條件下分解產生，此反應的化學方程式為___________。已知N2O與CO2分子具有相似的結構，試畫出N2O的結構式_______。

（2）N2O4可作火箭高能燃料N2H4的氧化劑。

已知：2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1；N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H =－bkJ·mol－1；

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H =+ckJ·mol－1；（a、b、c均大于0）。

寫出氣態腁在氣態四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態水的熱化學方程式___________。

（3）平衡常數K可用反應體系中氣體物質分壓表示，即K表達式中用平衡分壓代替平衡濃度，分壓=總壓×物質的量分數（例如p(NO2)=p總×x(NO2)）。寫出反應2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1平衡常數Kp表達式________（用p總、各氣體物質的量分數x表示）。

（4）新型綠色硝化劑N2O5可以N2O4為原料用電解法制備，實驗裝置如圖所示。則電極B接直流電源的____極，電解池中生成N2O5的電極反應式為_____________。

（5）可用氨水吸收NO2、O2生成硝酸銨，寫出該反應的離子方程式_____________。

已知25℃時NH3·H2O的電離常數Kb=2×10－5，向500ml0.1mol·L－1硝酸銨溶液中通入標準狀況下至少____ml氨氣，使溶液呈中性（溶液的體積變化忽略不計）。

Answer 1

【答案】NH4NO3N2O↑+2H2ON=N=O2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H =－(c－a+2b)kJ·mol－1負N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+4NH3·H2O+4NO2+O2=4NH4++4NO3－+2H2O5.6

【解析】（1）該反應中化合價變化為：NH4NO3→N2O，N元素由-3價→+1價，一個N原子失去4個電子，由+5價→+1價，一個N原子得4個電子，所以得失電子數的最小公倍數為4，所以硝酸銨的計量數為1，根據原子守恒確定另一種生成物為H2O，然后根據原子守恒配平其它元素，所以該反應的化學方程式為NH4NO3N2O↑+2H2O ；模仿CO2的結構，N2O的結構式N=N=O ；

（2）①2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1；②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H =－bkJ·mol－1；③N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H =+ckJ·mol－1；將①×（-1）+2×②—③依據蓋斯定律得：2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H =－(c－a+2b)kJ·mol－1 ；

（3）由題意p(NO2)=p總×x(NO2)，p(N2O4)=p總×x(N2O4)，2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1平衡常數Kp表達式Kp=

（4）實驗裝置說明B電極上HNO3得電子產生N2O4，則電極B接直流電源的負極，電解池中生成N2O5的電極反應式為N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+ 。

（5）氧氣將NO2氧化成HNO3，吸收氨氣，4NH3·H2O+4NO2+O2=4NH4++4NO3－+2H2O；

25℃時NH3·H2O的電離常數Kb=2×10－5，向500ml0.1mol·L－1硝酸銨溶液中通入標準狀況下氨氣使溶液呈中性，依據電荷守恒計算可知，溶液中氫氧根離子濃度=10-7mol·L－1，c（NH4＋）=c（NO3－），設混合后溶液體積為1L，（NH4＋）=c（NO3－）=1mol·L－1；根據一水合氨電離平衡得到：NH3·H2ONH4＋+OH－，平衡常數K= ，c(NH3·H2O)=5×10span>－4mol/L，V（NH3）=5×10－4mol/L×0.5L×22.4mol/L=5.6×10－3L=5.6mL。