Question

【题目】氮的氧化物种类较多，有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等，他们应用广泛。

（1）N2O是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。它可由NH4NO3在加热条件下分解产生，此反应的化学方程式为___________。已知N2O与CO2分子具有相似的结构，试画出N2O的结构式_______。

（2）N2O4可作火箭高能燃料N2H4的氧化剂。

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）。

写出气态腁在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式___________。

（3）平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示，即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数（例如p(NO2)=p总×x(NO2)）。写出反应2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1平衡常数Kp表达式________（用p总、各气体物质的量分数x表示）。

（4）新型绿色硝化剂N2O5可以N2O4为原料用电解法制备，实验装置如图所示。则电极B接直流电源的____极，电解池中生成N2O5的电极反应式为_____________。

（5）可用氨水吸收NO2、O2生成硝酸铵，写出该反应的离子方程式_____________。

已知25℃时NH3·H2O的电离常数Kb=2×10－5，向500ml0.1mol·L－1硝酸铵溶液中通入标准状况下至少____ml氨气，使溶液呈中性（溶液的体积变化忽略不计）。

Answer 1

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

【解析】（1）该反应中化合价变化为：NH4NO3→N2O，N元素由-3价→+1价，一个N原子失去4个电子，由+5价→+1价，一个N原子得4个电子，所以得失电子数的最小公倍数为4，所以硝酸铵的计量数为1，根据原子守恒确定另一种生成物为H2O，然后根据原子守恒配平其它元素，所以该反应的化学方程式为NH4NO3N2O↑+2H2O ；模仿CO2的结构，N2O的结构式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；将①×（-1）+2×②—③依据盖斯定律得：2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H =－(c－a+2b)kJ·mol－1 ；

（3）由题意p(NO2)=p总×x(NO2)，p(N2O4)=p总×x(N2O4)，2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1平衡常数Kp表达式Kp=

（4）实验装置说明B电极上HNO3得电子产生N2O4，则电极B接直流电源的负极，电解池中生成N2O5的电极反应式为N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+ 。

（5）氧气将NO2氧化成HNO3，吸收氨气，4NH3·H2O+4NO2+O2=4NH4++4NO3－+2H2O；

25℃时NH3·H2O的电离常数Kb=2×10－5，向500ml0.1mol·L－1硝酸铵溶液中通入标准状况下氨气使溶液呈中性，依据电荷守恒计算可知，溶液中氢氧根离子浓度=10-7mol·L－1，c（NH4＋）=c（NO3－），设混合后溶液体积为1L，（NH4＋）=c（NO3－）=1mol·L－1；根据一水合氨电离平衡得到：NH3·H2ONH4＋+OH－，平衡常数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。