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(zhì)。A、B分別代表兩種含不同化合價的氯元素的物質(zhì)(每種物質(zhì)中氮或氯元素的化合價只有一種)。又知物質(zhì)M中的氮元素化合價要比物質(zhì)Q中氮元素的化合價低。在一定條件下，它們會發(fā)生如下的轉(zhuǎn)化(關(guān)系式未配平)：

①P＋A―→Q＋B�、贚＋O₂―→M＋H₂O�、跮＋M―→R＋H₂O�、蹷＋H₂O―→A＋O₂

(1)若五種含氮元素的物質(zhì)中，有一種是硝酸，則硝酸是________，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)反應(yīng)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(fā)生，此反應(yīng)在化工生產(chǎn)上有重要用途，據(jù)此推斷在同溫同壓下，若物質(zhì)R密度比空氣的密度小，則R的化學(xué)式為________。

(3)某同學(xué)寫出下面三個含氮的物質(zhì)相互轉(zhuǎn)換的關(guān)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(xiàn)的是________，理由是_____________________________ _________________________________________________________________。

Answer 1

解析　解答本題首先要認(rèn)真分析各反應(yīng)中元素的價態(tài)變化情況。突破口是先確定A、B物質(zhì)中氯元素的化合價誰高。由反應(yīng)④B十H₂O―→A＋O₂可知，反應(yīng)后氧元素化合價升高，則反應(yīng)后氯元素化合價必定降低，故化合價B>A。再由①可知，反應(yīng)后氯元素化合價升高，則反應(yīng)后氮元素化合價必降低，故氮元素化合價P>Q。

由反應(yīng)②可知，反應(yīng)后氧元素化合價降低，則氮元素化合價反應(yīng)后必升高，故氮元素化合價M>L。

由反應(yīng)③可知，該反應(yīng)為氮元素化合價的“歸中”反應(yīng)，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(zhì)中N元素的化合價為P>Q>M>R>L。由于其中一種物質(zhì)是硝酸，硝酸中氮的化合價是最高價態(tài)，則在上述物質(zhì)中P是硝酸。

根據(jù)題給的信息及有關(guān)元素化合物知識，且L中氮元素是其中氮元素最低價態(tài)，由反應(yīng)②可知，L分子中含有氫元素，因此②反應(yīng)是氨氣的催化氧化反應(yīng)。L是NH₃，M是NO。又因為R的氮元素價態(tài)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(yīng)是否能夠進(jìn)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(yīng)Ⅱ是歧化反應(yīng)，一種反應(yīng)產(chǎn)物中氮的化合價大于＋4，另一種反應(yīng)產(chǎn)物中氮的化合價小于＋4，故Q中氮的化合價小于＋4，但應(yīng)比M的化合價高。由于氮化合價Q>M>L，因此反應(yīng)Ⅲ不可能實現(xiàn)。

答案　(1)P　P中氮元素的化合價最高　(2)N₂

(3)Ⅲ　根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，M、L這兩種物質(zhì)反應(yīng)，不可能生成氮元素價態(tài)比M、L都高的物質(zhì)