题目内容
11.氮的重要化合物如氨(NH3)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等,在生产、生活中具有重要作用.(1)利用NH3的还原性可消除氮氧化物的污染,相关热化学方程式如下:
H2O(l)═H2O(g)△H1=44.0kJ•mol-1
N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=229.3kJ•mol-1
4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)△H3=-906.5kJ•mol-1
4NH3(g)+6NO(g)═5N2(g)+6H2O(l)△H4
则△H4=-2317kJ•mol-1.
(2)使用NaBH4为诱导剂,可使Co2+与肼在碱性条件下发生反应,制得高纯度纳米钴,该过程不产生有毒气体.
①写出该反应的离子方程式:2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O;
②在纳米钴的催化作用下,肼可分解生成两种气体,其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝.若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如下图1所示,则N2H4发生分解反应的化学方程式为:3N2H4
(3)在微电子工业中NF3常用作半导体、液晶和薄膜太阳能电池等生产过程的蚀刻剂,在对硅、氮化硅等材料进行蚀刻时具有非常优异的蚀刻速率和选择性,在被蚀刻物表明不留任何残留物,对表面物污染.工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,其电解原理如上图2所示.
①a电极为电解池的阳(填“阴”或“阳”)极,写出该电极的电极反应式:NH4++3F--6e-=NF3+4H+;
②以NF3对氮化硅(Si3N4)材料的蚀刻为例,用反应方程式来解释为什么在被蚀刻物表面不留任何残留物4NF3+Si3N4=4N2↑+3SiF4↑.
③气体NF3不可燃但可助燃,故气体NF3应远离火种且与还原剂、易燃或可燃物等分开存放,结构决定性质,试从结构角度加以分析NF3分子中N为+3价,有较强氧化性.
④能与水发生反应,生成两种酸及一种气态氧化物,试写出相应的化学方程式3NF3+5H2O=2NO↑+9HF+HNO3.
分析 (1)H2O(l)=H2O(g)△H1=44.0kJ•mol-1 (i)
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=229.3kJ•mol-1 (ii)
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H3=-906.5kJ•mol-1 (iii)
由盖斯定律可知(iii)-(ii)×5-(i)×6得:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l);
(2)①依据题意,反应物为Co2+与肼(N2H4)、碱性条件下存在OH-,生成物为:钴单质,据此得出Co的化合价降低,故N的化合价升高,只能为0价,即氮气,依据氧化还原反应得失电子守恒回答即可;
②使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,由图1得知:温度越高,肼的百分含量越低,即分解的越快;
(3)①电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,N元素被氧化,则a为阳极;
②NF3与Si3N4发生氧化还原反应,生成氮气和四氟化硅,无残留;
③NF3分子中N为+3价,有较强氧化性,易发生氧化还原反应;
④NF3与水反应生成硝酸和HF酸,方程式为3NF3+5H2O=2NO↑+9HF+HNO3.
解答 解:(1)H2O(l)=H2O(g)△H1=44.0kJ•mol-1 (i)
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=229.3kJ•mol-1 (ii)
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)△H3=-906.5kJ•mol-1 (iii)
(iii)-(ii)×5-(i)×6得:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l),故△H4=-906.5-(229.3×5)-(44×6)=-2317kJ•mol-1,
故答案为:-2317;
(2)①依据题意,反应物为Co2+与肼(N2H4)、碱性条件下存在OH-,生成物为:钴单质,据此得出Co的化合价降低,故N的化合价升高,只能为0价,即氮气,据此得出还有水生成,氧化还原反应中存在得失电子守恒以及元素守恒,故此反应的离子反应方程式为:2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O,
故答案为:2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O;
②使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,即肼分解生成氨气,依据元素守恒得知另外一种产物为氮气,故化学反应方程式为:3N2H4
N2+4NH3,由图1可知,温度越高,肼的体积分数含量越低,故要抑制肼的分解,应降低反应温度,故答案为:3N2H4
N2+4NH3;降低反应温度;
(3)①电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3,N元素被氧化,则a为阳极,发生NH4++3F--6e-=NF3+4H+,
故答案为:阳;NH4++3F--6e-=NF3+4H+;
②NF3与Si3N4发生氧化还原反应,反应方程式为4NF3+Si3N4=4N2↑+3SiF4↑,生成氮气和四氟化硅,无残留,故答案为:4NF3+Si3N4=4N2↑+3SiF4↑;
③NF3分子中N为+3价,有较强氧化性,易发生氧化还原反应,故答案为:NF3分子中N为+3价,有较强氧化性,
④NF3与水反应生成硝酸和HF酸,方程式为3NF3+5H2O=2NO↑+9HF+HNO3,故答案为:3NF3+5H2O=2NO↑+9HF+HNO3.
点评 本题考查较为综合,涉及盖斯定律的应用、氧化还原反应方程式书写、电解池反应原理等知识,为高频考点,侧重于学生的分析、计算能力的考查,综合性较强,难度较大,注意相关知识的整理归纳.
| A. | Na2O2是碱性氧化物 | |
| B. | Na2O2中阴阳离子个数比为1:1 | |
| C. | 可用澄清石灰水来区分Na2CO3 和NaHCO3 | |
| D. | 与同浓度盐酸反应的剧烈程度:NaHCO3>Na2CO3 |
| A. | 等物质的量浓度的下列溶液:①H2CO3、②Na2CO3、③NaHCO3、④(NH4)2CO3:其中c(CO32-)的大小关系为:②>④>③>① | |
| B. | pH=2 的H2C2O4溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+c(C2O42-) | |
| C. | 向0.2 mol•L-1NaHCO3 溶液中加入等体积0.1 mol•L-1NaOH 溶液:c(CO32-)>c(HCO3-)>c(OH-)>c(H+) | |
| D. | 常温下,同浓度的CH3COONa与CH3COOH 溶液等体积混合,溶液的pH<7:c(CH3COOH)+c(OH-)>c(Na+)+c(H+) |
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
| 沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Al(OH)3 |
| 开始沉淀 | 2.3 | 7.5 | 3.4 |
| 完全沉淀 | 3.2 | 9.7 | 4.4 |
(1)加入少量NaHCO3的目的是调节PH,除去溶液中Al3+(使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀),该工艺中“搅拌”的作用是使反应物充分接触,加快反应速率,使反应充分进行.
(2)生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在减压条件下的原因是防止蒸发时温度过高,碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3.
(3)反应Ⅱ中的离子方程式为Fe2++2H++NO2-=Fe3++NO↑+H2O或Fe2++H2O+NO2-=Fe(OH)2++NO↑+H+,在实际生产中,反应Ⅱ常同时通入O2循环使用产物以减少NaNO2的用量,O2的作用是2H2O+4NO+O2=4HNO3(或2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO).(用化学方程式表示)
(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁.根据我国质量标准,产品中不得含有Fe2+及NO3-.为检验所得产品中是否含有Fe2+,应使用的试剂为D.(填写字母)
A.溴水 B.KSCN溶液 C.NaOH溶液 D.酸性KMnO4溶液.
| A. | A点时c(CH3COO-)>c(Na+) | |
| B. | 室温时0.01mol.L-1的醋酸溶液pH=6 | |
| C. | OA段溶液中均有:c(CH3COO-)>c(CH3COOH) | |
| D. | 若B点时加入NaOH溶液40mL,所得溶液中:c(CH3COO-)+2c(CH3COOH)=c(OH-)-c(H+) |