Question

（17分）I．KNO₃俗名硝石，是一種重要的化工原料，在農(nóng)業(yè)上用途十分廣泛，下面是一種KNO₃制備方法的主要步驟：

（1）反應Ⅰ中，CaSO₄與NH₄HCO₃的物質(zhì)的量之比為1︰2，該反應的化學方程式為             。
（2）反應Ⅱ需在干態(tài)、加熱的條件下進行，加熱的目的是        ；從反應Ⅳ所得混合物中分離出CaSO₄的方法是             （填“趁熱過濾”、“冷卻過濾”）。
（3）檢驗反應Ⅱ所得K₂SO₄中是否混有KCl的方法是：取少量K₂SO₄樣品溶解于水，     。
（4）整個流程中，可循環(huán)利用的物質(zhì)除(NH₄)₂SO₄外，還有    （填化學式）。
（5）將硝酸與濃KCl溶液混合，也可得到KNO₃，同時生成等體積的氣體A和氣體B。B是三原子分子，B與O₂反應生成1體積黃綠色氣體A和2體積紅棕色氣體C。B的分子式為    。
II．（1）工業(yè)上可采用電化學的方法獲得N₂H₄，裝置如右圖所示，則通入氧氣的 一極為       （填“正極”、“負極”），NH₃反應的電極反應式為         。

（2）肼（N₂H₄）可以在純氧中燃燒生成氮氣和水，為了充分利用其能量， 有人設(shè)計了原電池裝置，電極材料是多孔石墨電極，電解質(zhì)為能夠傳導H⁺的固體電解質(zhì)，請寫出負極反應式                  。

Answer 1

I.（每空2分）（1）CaSO₄＋2NH₄HCO₃＝CaCO₃↓＋(NH₄)₂SO₄＋H₂O＋CO₂↑ 
（2）分離NH₄Cl與K₂SO₄，加快化學反應速率 ； 趁熱過濾
（3）加入Ba(NO₃)₂溶液至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO₃溶液，若有沉淀生成，說明K₂SO₄中混有KCl
（4）CaSO₄、KNO₃
（5）NOCl
II.（1）正極（1分）2NH₃—2e?+2OH?=N₂H₄+2H₂O（2分）
（2）N₂H₄—4e?=N₂+4H⁺（2分）

試題分析：I.（1）根據(jù)流程圖可知反應物有CaSO₄和NH₄HCO₃、生成物有CaCO₃、(NH₄)₂SO₄、CO₂、H₂O，配平可得化學方程式：CaSO₄＋2NH₄HCO₃＝CaCO₃↓＋(NH₄)₂SO₄＋H₂O＋CO₂↑
（2）反應Ⅱ生成K₂SO₄和NH₄Cl，所以在干態(tài)、加熱的條件下進行，有利于分離NH₄Cl與K₂SO₄，加快化學反應速率 ；KNO₃的溶解度受溫度影響大，溫度低時小，為了防止KNO₃結(jié)晶，提高KNO₃的產(chǎn)率，應趁熱過濾。
（3）要檢驗K₂SO₄中是否混有KCl，需要排除SO₄²?的干擾，所以正確方法為：取少量K₂SO₄樣品溶解于水，加入Ba(NO₃)₂溶液至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，向上層清液中滴加AgNO₃溶液，若有沉淀生成，說明K₂SO₄中混有KCl，反之，不含KCl。
（4）根據(jù)化學流程圖，CaSO₄、KNO₃可循環(huán)使用。
（5）B是三原子分子，B與O₂反應生成1體積氣體A和2體積紅棕色氣體C，C應為NO₂，黃綠色氣體應為Cl₂，則B中含有N元素和Cl元素，反應的方程式應為2B+O₂=Cl₂+2NO₂，可知B的分子式為NOCl。
II.（1）NH₃轉(zhuǎn)化為N₂H₄，N元素化合價升高，NH₃作還原劑，氧氣作氧化劑，所以通入氧氣的電極為正極；NH₃失去電子轉(zhuǎn)化為N₂H₄，根據(jù)化合價的變化配平可得電極方程式：2NH₃—2e?+2OH?=N₂H₄+2H₂O
（2）肼（N₂H₄）可以在純氧中燃燒生成氮氣和水，電解質(zhì)為能夠傳導H⁺的固體電解質(zhì)，所以負極上N₂H₄失電子生成N₂和H⁺，電極方程式為：N₂H₄—4e?=N₂+4H⁺