Question

氮元素和碳元素一樣也存在一系列氫化物并有廣泛應(yīng)用．例如：NH₃、N₂H₄、N₃H₅、N₄H₆…．
（1）寫出該系列氫化物的通式：

 

．
（2）上述系列第6號物質(zhì)的同分異構(gòu)體有多種，寫出符合一氯代物有三種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡式

 

．
（3）已知NH₃為一元堿，N₂H₄為二元堿，N₂H₄在水溶液中的一級電離方程式可表示為N₂H₄?H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，試寫出N₂H₄的二級電離方程式：

 

．
（4）25℃時(shí)，NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)取K_b=2×10^-5mol?L^-1，可用氨水吸收NO₂生成NH₄NO₃．將x mol NH₄NO₃溶于水，溶液顯酸性，原因是

 

（用離子方程式表示）．向該溶液滴加y L氨水后溶液呈中性，所滴加氨水的濃度為

 

 mol?L^-1．
（5）在堿性介質(zhì)中，用N₂H₄與NO₂可組合制成燃料電池，產(chǎn)物中無污染物，試寫出該電池正極的電極反應(yīng)式

 

．
（6）發(fā)射衛(wèi)星時(shí)可用N₂H₄為燃料，若用氟作氧化劑，已知：
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol

1

2

H₂（g）+

1

2

F₂（g）═HF（g）△H=-269kJ/mol
H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-242kJ/mol
則N₂H₄與F₂反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：含氮物質(zhì)的綜合應(yīng)用,熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)氮原子和氫原子個(gè)數(shù)之間的關(guān)系確定氫化物的通式；
（2）一氯代物有三種結(jié)構(gòu)說明有機(jī)物中含有三種類型的氫原子；
（3）N₂H₄是二元弱堿，可分別發(fā)生N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-、N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆²⁺+OH^-兩步電離；
（4）依據(jù)銨根離子水解分析回答；依據(jù)一水合氨的電離平衡常數(shù)計(jì)算得到氨水濃度；
（5）用N₂H₄與NO₂可組合制成燃料電池，產(chǎn)物中無污染物，即為氮?dú)夂退�，原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（6）根據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式的書寫方法來書寫熱化學(xué)方程式．

解答： 解：（1）根據(jù)氮原子和氫原子個(gè)數(shù)之間的關(guān)系：氫原子個(gè)數(shù)比氮原子個(gè)數(shù)多2，所以通式表示為：NnHn+2（n≥2），故答案為：NnHn+2（n≥2）；
（2）有機(jī)物中含有三種類型的氫原子，其一氯代物就有三種結(jié)構(gòu)，為、NH₂-NH-NH-NH-NH-NH₂，
故答案為：或NH₂-NH-NH-NH-NH-NH₂；
（3）N₂H₄是二元弱堿，可分別發(fā)生N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-、N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆²⁺+OH^-，故答案為：N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆²⁺+OH^-；
（4）NO₂可用氨水吸收生成NH₄NO₃，25℃時(shí)，將a mol NH₄NO₃溶于水，溶液顯酸性，是因?yàn)殇@根離子水解；反應(yīng)的離子方程式為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；將axmol NH₄NO₃溶于水，向該溶液滴加yL 氨水后溶液呈中性，依據(jù)電荷守恒計(jì)算可知，溶液中氫氧根離子濃度=10^-7mol/L，c（NH₄⁺）=c（NO₃^-）；NH₃?H₂O的電離平衡常數(shù)取K_b=2×10^-5 mol?L^-1，設(shè)混合后溶液體積為1L，（NH₄⁺）=c（NO₃^-）=xmol/L；根據(jù)一水合氨電離平衡得到：NH₃?H₂O?NH₄⁺+OH^-，平衡常數(shù)K=

c(NH4+)?c(OH-)

c(NH3?H2O)

=

amol/L×10-7mol/L

bL×c(NH3?H2O)mol/L

=2×10^-5 mol?L^-1，計(jì)算得到c（NH₃?H₂O）=

x

200y

mol/L，
故答案為：NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺；

x

200y

；
（5）用N₂H₄與NO₂可組合制成燃料電池，產(chǎn)物中無污染物，即為氮?dú)夂退�，二氧化氮中氮元素化合價(jià)降低，在原電池的正極上時(shí)二氧化氮發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：4H₂O+2NO₂+8e^-=N₂+8OH^-，故答案為：4H₂O+2NO₂+8e^-=N₂+8OH^-；
（6）已知：①N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol
②

1

2

H₂（g）+

1

2

F₂（g）═HF（g）△H=-269kJ/mol
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-242kJ/mol
則反應(yīng)N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF（g）是①+②×4-③×2得到，則△H=（-534kJ/mol）+4×（-269kJ/mol）-2×（-242kJ/mol）=-1126kJ/mol．
故答案為：N₂H₄（g）+2F₂（g ）=N₂（g）+4HF（g）△H=-1126kJ/mol．

點(diǎn)評：本題涉及熱化學(xué)、電化學(xué)、弱電解質(zhì)的電離等綜合知識的考查，注意知識的歸納和整理是關(guān)鍵，難度中等．