Question

随着大气污染的日严重，国家拟于“十二五”期间，将氮氧化物（NO_x）排放量减少10%，回答下列与氮化合物相关的问题．
（1）处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原NO_x．已知：CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1CH₄（g）+4NO（g）=2N_2（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1则甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为

 

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（2）肼（N₂H₄）用亚硝酸氧化可生成氮的另一种氢化物，该化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977．写出肼与亚硝酸反应的化学方程式

 

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（3）如图所示装置可用于制备N₂O₅，则生成N₂O₅的那一极电极反应式为

 

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Answer 1

考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,电解原理

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）氮的氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，则可以求出氮氢原子个数，得出该氢化物，获得肼和亚硝酸反应生成产物；
（3）由N₂O₄制取N₂O₅需要失去电子，所以N₂O₅在阳极区生成．

解答： 解：（1）①CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
②CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
由盖斯定律（①+②）×

1

2

得到CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-867kJ?mol^-1；
（2）氮的氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，则氮氢原子个数比=

43×0.977 14

43×0.023 1

=3：1，所以该氢化物是NH₃，肼和亚硝酸反应生成氨气和水，所以其反应方程式为N₂H₄+HNO₂=NH₃+2H₂O，
故答案为：N₂H₄+HNO₂═NH₃+2H₂O；
（3）从电解原理来看，N₂O₄制备N₂O₅为氧化反应，则N₂O₅应在阳极区生成，反应式为N₂O₄+2HNO₃-2e^-═2N₂O₅+2H⁺，
故答案为：N₂O₄+2HNO₃-2e^-═2N₂O₅+2H⁺．

点评：本题考查较为全面，涉及热化学方程式的计算、化合物的判定、电化学知识等知识，为高考高频考点，掌握反应热计算的方法、电化学原理尤为重要，题目难度中等．