Question

【題目】氮可以形成多種化合物，如NH3、N2H4、NH4NO3、NF3等。

（1）已知：N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H=+50.6kJmol-1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJmol-1
則N2H4(l)+O2(g)═N2(g)+2H2O △H= _________kJmol-1；

（2）污水中的NH4+可以用氧化鎂處理，發生如下反應：

MgO+H2OMg(OH)2Mg(OH)2+2NH4+Mg2++2NH3H2O

①溫度對氮處理率的影響如圖所示．在25℃前，升高溫度氮去除率增大的原因是________________；

②剩余的氧化鎂，不會對廢水形成二次污染，理由是________________；

（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脫氮工藝進行處理在硝化細菌的作用下將NH4+氧化為NO3-(2NH4++3O2═2HNO2+2H2O+2H+；2HNO2+O2=2HNO3)．然后加入甲醇，甲醇和NO3-反應轉化為兩種無毒氣體．

①上述方法中，14g銨態氮元素轉化為硝態氮元素時需氧的質量為_______g。

②寫出加入甲醇后反應的離子方程式________________；

（4）使用NaBH4為誘導劑，可使Co2+與肼在堿性條件下發生反應，制得高純度納米鈷，該過程不產生有毒氣體。

①寫出該反應的離子方程式________________；

②在納米鈷的催化作用下，肼可分解生成兩種氣體，其中一種能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍．若反應在不同溫度下達到平衡時，混合氣體中各組分的體積分數如下圖1所示，則N2H4發生分解反應的化學方程式為________________；

（5）在微電子工業中NF3常用作氮化硅的蝕刻劑，工業上通過電解含NH4F等的無水熔融物生產NF3，其電解原理如上圖2所示。寫出a電極的電極反應式__________________。

Answer 1

【答案】

（1）-622.2

（2）①升高溫度NH3的溶解度降低，有利于NH3的逸出 ② 氧化鎂難溶于水中，以沉淀的形式排出，因此不會形成二次污染

（3）① 64 ② 6NO3-+5CH3OH+6H+=3N2↑+5CO2↑+13H2O

（4）①2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O ②3N2H4N2+4NH3

（5）NH4++3F--6e-=NF3+4H+

【解析】

試題分析：（1）①已知：Ⅰ．N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H=+50.6kJmol-1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJmol-1
根據蓋斯定律，Ⅱ-Ⅰ可得：N2H4(l)+O2(g)═N2(g)+2H2O(l)，則△H=-571.6kJmol-1
-50.6kJmol-1=-622.2kJmol-1

（2）①在25℃前，升高溫度氮去除率增大的原因是：因為氨氣溶解度隨溫度升高，溶解度減小，有利于NH3的逸出；

②剩余的氧化鎂，是難溶于水的物質，以沉淀的形式排出，不會形成二次污染；

（3）①14g銨態氮元素物質的量為 =1mol，根據電子轉移守恒，轉化為硝態氮元素時需氧的物質的量為=2mol，需要氧氣質量為2mol×32g/mol=64g；

②甲醇和NO3-反應轉化為兩種無毒氣體，應是生成N2、CO2，反應還生成水，反應離子方程式為：6NO3-+5CH3OH+6H+=3N2↑+5CO2↑+13H2O；

（4）①依據題意，反應物為Co2+與肼(N2H4)、堿性條件下存在OH-，生成物為：鈷單質，據此得出Co的化合價降低，故N的化合價升高，只能為0價，即氮氣，據此得出還有水生成，氧化還原反應中存在得失電子守恒以及元素守恒，故此反應的離子反應方程式為：2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O；

②使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體為氨氣，即肼分解生成氨氣，依據元素守恒得知另外一種產物為氮氣，故化學反應方程式為3N2H4N2+4NH3；

（5）由圖2可知，氫離子在b極得到電子生成氫氣，故b為陰極，那么a為陽極，陽極上銨根失去電子生成NF3，電極反應方程式為NH4++3F--6e-=NF3+4H+。