Question

【題目】氮的重要化合物如氨(NH3)、氮氧化物(NxOx)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等，在生產、生活中具有重要作用。

（1）①NH3催化氧化可制備硝酸。

4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－907.28 kJ·mol-1

4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝－1269.02 kJ·mol-1

則4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　　ΔH3=________________。

②NO被O2氧化為NO2。其他條件不變時，NO的轉化率[α(NO)]與溫度、壓強的關系如下圖所示。則p1________p2(填“>”“<”或“＝”)；溫度高于800℃時，α(NO)幾乎為0的原因是______________________________。

③在500℃溫度時，2L密閉容器中充入2molNO和1molO2，達平衡時壓強為P2MPa。則500℃時該反應的平衡常數Kp=_____________（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）。

（2）利用反應NO2+NH3→N2+H2O（未配平）消除NO2的簡易裝置如下圖所示。電極b的電極反應式為_________________，消耗標準狀況下4.48LNH3時，被消除的NO2的物質的量為____________mol。

（3）在微電子工業(yè)中NF3常用作氮化硅的蝕刻劑，工業(yè)上通過電解含NH4F等的無水熔融物生產NF3，其電解原理如下圖所示。

①a電極為電解池的_____________(填“陰”或“陽”)極，寫出該電極的電極反應式：_____________；電解過程中還會生成少量氧化性極強的氣體單質，該氣體的分子式是_____________________。

②已知氨水電離常數Kb=1.8×10-5，氫氟酸電離常數Ka=3.5×10-4，則NH4F的電子式為_____________，0.1mol/LNH4F溶液中所有離子濃度由大到小的順序為_____________________________。

Answer 1

【答案】 －1811.63 kJ·mol-1 > NO2幾乎完全分解 7/32P2 MPa-1 2NO2＋8e-＋4H2O===8OH-＋N2 0.15 陽 NH4++3F--6e-＝NF3＋4H+ F2 c(F-）＞ c(NH4+）＞ c(H+）＞ c(OH-）

【解析】(1)①i.4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)△H1=-907.28kJmol-1；ii.4NH3(g)+3O2(g) ═2N2(g) +6H2O(g) △H2=-1269.02kJmol-1；目標反應的反應熱為： =1811.63kJmol-1，故答案為：=-1811.63kJmol-1；

②溫度相同時p1的一氧化氮的轉化率大，所以增大壓強平衡正向移動，所以p1＞p2；NO被O2氧化為NO2，方程式為：2NO+O22NO2；α(NO)幾乎為0表示無二氧化氮，說明NO2幾乎完全分解，故答案為：＞；NO2幾乎完全分解；

③500℃溫度時，達平衡時壓強為P2MPa，α(NO)=0.2，

2NO + O22NO2

起始(mol) 2 1 0

反應(mol) 0.4 0.2 0.4

平衡(mol) 1.6 0.8 0.4

平衡分壓(MPa) P2 P2 P2

平衡常數Kp==，故答案為： ；

(2)配平后的方程式為6NO2+8NH3=7N2+12H2O。電極b的電極發(fā)生還原反應，二氧化氮轉化生成氮氣，電極反應式為2NO2+8e-+4H2O═8OH-+N2；標準狀況下4.48LNH3的物質的量為：0.2mol，根據4NH3～3NO2，所以被消除的NO2的物質的量為×0.2mol=0.15mol，故答案為：2NO2+8e-+4H2O═8OH-+N2；0.15；

(3)①由圖2可知，H+在b極上得到電子生成氫氣，故b為陰極，那么a為陽極，陽極上NH4+失去電子生成NF3，電極反應方程式為：NH4++3F--6e-=NF3+4H+，依據電解原理可知，F-也可能失去電子生成氟單質，故氧化性較強的單質為氟氣，故答案為：陽；NH4++3F--6e-=NF3+4H+；F2；

②NH4F屬于離子化合物，電子式為，氨水電離常數Kb=1.8×10-5，氫氟酸電離常數Ka=3.5×10-4，說明HF的電離程度大于NH3H2O，則NH4F溶液中NH4+水解程度大于F-，溶液顯酸性，離子濃度由大到小的順序為c(F-)＞ c(NH4+)＞ c(H+)＞ c(OH-)，故答案為：；c(F-)＞ c(NH4+)＞ c(H+)＞ c(OH-)。