Question

氮的氧化物种类较多，有N₂O、NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅等，他们应用广泛。

（1）N₂O是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。它可由NH₄NO₃在加热条件下分解产生，此反应的化学方程式为___________。已知N₂O与CO₂分子具有相似的结构，试画出N₂O的结构式_______。

（2）N₂O₄可作火箭高能燃料N₂H₄的氧化剂。

已知：2NO₂(g)N₂O₄(g) △H =－akJ·mol^－1；N₂H₄(g)+O₂(g)=N₂(g)+2H₂O(g) △H =－bkJ·mol^－1；

N₂(g)+2O₂(g)=2NO₂(g) △H =+ckJ·mol^－1；（a、b、c均大于0）。

写出气态腁在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式___________。

（3）平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示，即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数（例如p(NO₂)=p_总×x(NO₂)）。写出反应2NO₂(g)N₂O₄(g) △H =－akJ·mol^－1平衡常数K_p表达式________（用p_总、各气体物质的量分数x表示）。

（4）新型绿色硝化剂N₂O₅可以N₂O₄为原料用电解法制备，实验装置如图所示。则电极B接直流电源的____极，电解池中生成N₂O₅的电极反应式为_____________。

（5）可用氨水吸收NO₂、O₂生成硝酸铵，写出该反应的离子方程式_____________。

已知25℃时NH₃·H₂O的电离常数K_b=2×10^－5，向500ml0.1mol·L^－1硝酸铵溶液中通入标准状况下至少____ml氨气，使溶液呈中性（溶液的体积变化忽略不计）。

Answer

NH4NO3N2O↑+2H2ON=N=O2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H =－(c－a+2b)kJ·mol－1负N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+4NH3·H2O+4NO2+O2=4NH4++4NO3－+2H2O5.6

【解析】（1）该反应中化合价变化为：NH4NO3→N2O，N元素由-3价→+1价，一个N原子失去4个电子，由+5价→+1价，一个N原子得4个电子，所以得失电子数的最小公倍数为4，所以硝酸铵的计量数为1，根据原子守恒确定另一种生成物为H2O，然后根据原子守恒配平其它元素，所以该反应的化学方程式为NH4NO3N2O↑+2H2O ；模仿CO2的结构，N2O的结构式N=N=O ；

（2）①2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1；②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H =－bkJ·mol－1；③N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H =+ckJ·mol－1；将①×（-1）+2×②—③依据盖斯定律得：2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H =－(c－a+2b)kJ·mol－1 ；

（3）由题意p(NO2)=p总×x(NO2)，p(N2O4)=p总×x(N2O4)，2NO2(g)N2O4(g) △H =－akJ·mol－1平衡常数Kp表达式Kp=

（4）实验装置说明B电极上HNO3得电子产生N2O4，则电极B接直流电源的负极，电解池中生成N2O5的电极反应式为N2O4+2HNO3－2e－=2N2O5+2H+ 。

（5）氧气将NO2氧化成HNO3，吸收氨气，4NH3·H2O+4NO2+O2=4NH4++4NO3－+2H2O；

25℃时NH3·H2O的电离常数Kb=2×10－5，向500ml0.1mol·L－1硝酸铵溶液中通入标准状况下氨气使溶液呈中性，依据电荷守恒计算可知，溶液中氢氧根离子浓度=10-7mol·L－1，c（NH4＋）=c（NO3－），设混合后溶液体积为1L，（NH4＋）=c（NO3－）=1mol·L－1；根据一水合氨电离平衡得到：NH3·H2ONH4＋+OH－，平衡常数K= ，c(NH3·H2O  )=5×10－4mol/L，V（NH3）=5×10－4mol/L×0.5L×22.4mol/L=5.6×10－3L=5.6mL。

点睛：（5）小题要用电解质溶液中电荷守恒，弱电解质电离平衡的计算知识，抓住电离平衡常数不随浓度变化，掌握基础是关键，题目难度较大，依据溶液中电荷守恒可知c（NH4＋）=c（NO3－），则溶液中n（NH4＋）=1mol，根据电离平衡常数计算氨水浓度。