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8.氮可以形成多种化合物,如NH3、N2H4、HCN、NH4NO3等.
(1)已知:N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H=+50.6kJ•mol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
则 ①N2H4(l)+O2(g)═N2(g)+2H2O(l)△H=-622.2kJ•mol-1
②用次氯酸钠氧化氨,可以得到N2H4的稀溶液,该反应的化学方程式是2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O.
(2)污水中的NH4+可以用氧化镁处理,发生如下反应:
MgO+H2O?Mg(OH)2       Mg(OH)2+2NH4+?Mg2++2NH3•H2O.
①温度对氮处理率的影响如图1所示.在25℃前,升高温度氮去除率增大的原因是升高温度NH3的溶解度降低,有利于NH3的逸出;
②剩余的氧化镁,不会对废水形成二次污染,理由是氧化镁难溶于水中,以沉淀的形式排出,因此不会形成二次污染.
(3)污水中的含氮化合物,通常先用生物膜脱氮工艺进行处理在硝化细菌的作用下将NH4+氧化为NO3-(2NH4++3O2═2HNO2+2H2O+2H+;2HNO2+O2=2HNO3).然后加入甲醇,甲醇和NO3-反应转化为两种无毒气体.
①上述方法中,14g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为64g;
②写出加入甲醇后反应的离子方程式:6NO3-+5CH3OH+6H+=3N2↑+5CO2↑+13H2O.
(4)甲醇燃料电池的工作原理如图2所示,则该电池负极的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+.

分析 (1)①已知:Ⅰ.N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H=+50.6kJ•mol-1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
根据盖斯定律,Ⅱ-Ⅰ可得:N2H4(l)+O2(g)═N2(g)+2H2O(l);
②用次氯酸钠氧化氨,可以得到N2H4的稀溶液,次氯酸钠被还原生成NaCl,还有水生成;
(2)①升高温度NH3的溶解度降低;
②氧化镁难溶于水中,不会形成二次污染;
(3)①根据电子转移守恒计算消耗氧气;
②甲醇和NO3-反应转化为两种无毒气体,应是生成N2、CO2,反应还生成水;
(4)原电池负极发生氧化反应,由示意图可知,甲醇在负极失去电子生成CO2与H+.

解答 解:(1)①已知:Ⅰ.N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H=+50.6kJ•mol-1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
根据盖斯定律,Ⅱ-Ⅰ可得:N2H4(l)+O2(g)═N2(g)+2H2O(l),则△H=-571.6kJ•mol-1
-50.6kJ•mol-1=-622.2kJ•mol-1,
故答案为:-622.2;
②用次氯酸钠氧化氨,可以得到N2H4的稀溶液,次氯酸钠被还原生成NaCl,还有水生成,反应方程式为:2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O,
故答案为:2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O;
(2)①在25℃前,升高温度氮去除率增大的原因是:因为氨气溶解度随温度升高,溶解度减小,有利于NH3的逸出,
故答案为:升高温度NH3的溶解度降低,有利于NH3的逸出;
②剩余的氧化镁,是难溶于水的物质,以沉淀的形式排出,不会形成二次污染,
故答案为:氧化镁难溶于水中,以沉淀的形式排出,因此不会形成二次污染;
(3)①14g铵态氮元素物质的量为$\frac{14g}{14g/mol}$=1mol,根据电子转移守恒,转化为硝态氮元素时需氧的物质的量为$\frac{1mol×[5-(-3)]}{4}$=2mol,需要氧气质量为2mol×32g/mol=64g,
故答案为:64g;
②甲醇和NO3-反应转化为两种无毒气体,应是生成N2、CO2,反应还生成水,反应离子方程式为:6NO3-+5CH3OH+6H+=3N2↑+5CO2↑+13H2O,
故答案为:6NO3-+5CH3OH+6H+=3N2↑+5CO2↑+13H2O;
(4)原电池负极发生氧化反应,由示意图可知,甲醇在负极失去电子生成CO2与H+,负极电极反应式为:CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+,
故答案为:CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+.

点评 本题比较综合,涉及反应热计算、电极反应式书写、氧化还原反应计算等,是对学生综合能力考查,难度中等.

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