Question

氮是一种非常重要的元素，它的单质和化合物应用广泛，在科学技术和生产中有重要的应用。砷（As）位于周期表中的第4周期，与氮元素属同一主族元素，其广泛分布于自然界。试回答下列问题：

(1)砷的气态氢化物的电子式为___________，其稳定性比NH₃_______（填“强”或“弱”）。

(2)N_A表示阿伏加德罗常数的数值。46gNO₂和N₂O₄的混合气体中含有____N_A个氮原子；分子总数为N_A个的NO₂和CO₂混合气体含______ N_A个氧原子数；1mol¹⁵N中，中子数比质子数多_______ N_A个；1L 1mol/LFe(NO₃)₃溶液中含_____N_A个NO₃^－离子。

(3)氨和联氨（N₂H₄）是氮的两种常见化合物，制备联氨可用丙酮为催化剂，将次氯酸钠与氨气反应，该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1，写出该反应的化学方程式_________________________。

(4)砷的常见酸性氧化物有As₂O₃和As₂O₅，请根据图相关信息写出As₂O₅分解为As₂O₃的热化学方程式_______________________________________。

(5)直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式是4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O，电解质溶液一般使用KOH溶液，则负极电极反应式是________________________________。

Answer

弱 1 2 1 3 NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O As2O5(s) = As2O3(s) + O2(g) ; H= +295.4 kJ·mol－1 2NH3 + 6OH－—6e－=N2+6H2O

【解析】

(1)砷与N同主族，根据元素周期律分析解答；

(2)根据n==结合分子的构成计算，Fe(NO3)3溶液中，c(NO3-)=3c[Fe(NO3)3]，据此分析解答；

(3)次氯酸钠与氨气反应，NaClO为氧化剂，NH3为还原剂，据此书写反应的方程式；

(4)由图象可知As2O3生成As2O5的反应热为(-914.6kJ/mol+619.2kJ/mol)=-295.4kJ/mol，以此可计算As2O5分解为As2O3的反应热；

(5)根据总反应，碱性条件下，氨气被氧化生成N2和水，据此分析书写电极反应式。

(1)砷的气态氢化物为AsH3，结构类似于氨气，电子式为，非金属性As＜N，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，则稳定性比NH3弱，故答案为：；弱；

(2)NO2和N2O4的最简式都为NO2，则46gNO2和N2O4的混合气体中含有=1molN原子，则N原子个数为NA；NO2和CO2的分子组成相似，则分子总数为NA个的NO2和CO2混合气体含2NA个氧原子数；15N中质子数为7，中子数为15-7=8，则1mol15N中，中子数比质子数多NA个，1mol/LFe(NO3)3溶液中，c(NO3-)=3mol/L，1L溶液中含有3molNO3-，即含3NA个NO3-离子，故答案为：1；2；1；3；

(3)制备联氨可用丙酮为催化剂，以NaClO氧化NH3，反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1，反应的化学方程式为NaClO+2NH3═N2H4+H2O+NaCl，故答案为：NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O；

(4)由图象可知As2O3生成As2O5的反应热为(-914.6kJ/mol+619.2kJ/mol)=-295.4kJ/mol，则As2O5分解为As2O3的反应热为+295.4kJ/mol，所以热化学方程式为As2O5(s)=As2O3(s)+O2(g) △H=+295.4 kJ•mol-1，故答案为：As2O5(s)=As2O3(s)+O2(g) △H=+295.4 kJ•mol-1；

(5)根据电池反应4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O可知，氨气被氧化，在负极发生氧化反应，碱性条件下，氨气被氧化生成N2和水，电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O，故答案为：2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O。