Question

L、M、R、P、Q分別代表五種含不同化合價的氮元素的物質。A、B分別代表兩種含不同化合價的氯元素的物質(每種物質中氮或氯元素的化合價只有一種)。又知物質M中的氮元素化合價要比物質Q中氮元素的化合價低。在一定條件下，它們會發生如下的轉化(關系式未配平)：
①P＋A―→Q＋B　②L＋O₂―→M＋H₂O　③L＋M―→R＋H₂O　④B＋H₂O―→A＋O₂
(1)若五種含氮元素的物質中，有一種是硝酸，則硝酸是       ，理由是                                                   。
(2)反應②必須在催化劑(鉑、氧化鐵等)作用下，加熱到一定溫度時方能發生，此反應在化工生產上有重要用途，據此推斷在同溫同壓下，若物質R密度比空氣的密度小，則R的化學式為       。
(3)某同學寫出下面三個含氮的物質相互轉換的關系式：
Ⅰ.M＋P―→N₂O₃＋H₂O
Ⅱ.N₂O₄＋H₂O―→P＋Q
Ⅲ.M＋L―→Q＋H₂O
其中一定不可能實現的是       ，理由是                                      。

Answer 1

(1)P　P中氮元素的化合價最高　(2)N₂
(3)Ⅲ　根據氧化還原反應規律，M、L這兩種物質反應，不可能生成氮元素價態比M、L都高的物質

解答本題首先要認真分析各反應中元素的價態變化情況。突破口是先確定A、B物質中氯元素的化合價誰高。由反應④B十H₂O―→A＋O₂可知，反應后氧元素化合價升高，則反應后氯元素化合價必定降低，故化合價B＞A。再由①可知，反應后氯元素化合價升高，則反應后氮元素化合價必降低，故氮元素化合價P＞Q。
由反應②可知，反應后氧元素化合價降低，則氮元素化合價反應后必升高，故氮元素化合價M＞L。
由反應③可知，該反應為氮元素化合價的“歸中”反應，由于化合價M＞L，R處于M、L之間，則M＞R＞L。又因為已知氮的化合價M<Q，所以，L、M、R、P、Q五種含氮物質中N元素的化合價為P＞Q＞M＞R＞L。由于其中一種物質是硝酸，硝酸中氮的化合價是最高價態，則在上述物質中P是硝酸。
根據題給的信息及有關元素化合物知識，且L中氮元素是其中氮元素最低價態，由反應②可知，L分子中含有氫元素，因此②反應是氨氣的催化氧化反應。L是NH₃，M是NO。又因為R的氮元素價態在L、M之間，R的密度又比空氣小，故R為N₂。
對于題(3)判斷三個反應是否能夠進行的問題，也得從氮元素化合價相對高低去分析。由于氮元素的化合價P＞Q＞M＞R＞L，反應Ⅱ是歧化反應，一種反應產物中氮的化合價大于＋4，另一種反應產物中氮的化合價小于＋4，故Q中氮的化合價小于＋4，但應比M的化合價高。由于氮化合價Q＞M＞L，因此反應Ⅲ不可能實現。