Question

氮可以形成多种化合物，如NH₃、N₂H₄、NH₄NO₃、NF₃等。

（1）已知：N₂(g)+2H₂(g)═N₂H₄(l)△H=+50.6kJ•mol^-1
2H₂(g)+O₂(g)═2H₂O(l)△H=-571.6kJ•mol^-1
则N₂H₄(l)+O₂(g)═N₂(g)+2H₂O     △H= _________kJ•mol^-1；

（2）污水中的NH₄⁺可以用氧化镁处理，发生如下反应：

MgO+H₂OMg(OH)₂       Mg(OH)₂+2NH₄⁺Mg²⁺+2NH₃•H₂O

①温度对氮处理率的影响如图所示．在25℃前，升高温度氮去除率增大的原因是________________；

②剩余的氧化镁，不会对废水形成二次污染，理由是________________；

（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脱氮工艺进行处理在硝化细菌的作用下将NH₄⁺氧化为NO₃^-(2NH₄⁺+3O₂═2HNO₂+2H₂O+2H⁺；2HNO₂+O₂=2HNO₃)．然后加入甲醇，甲醇和NO₃^-反应转化为两种无毒气体．

①上述方法中，14g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为_______g。

②写出加入甲醇后反应的离子方程式________________；

（4）使用NaBH₄为诱导剂，可使Co²⁺与肼在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体。

①写出该反应的离子方程式________________；

②在纳米钴的催化作用下，肼可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如下图1所示，则N₂H₄发生分解反应的化学方程式为________________；

（5）在微电子工业中NF₃常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH₄F等的无水熔融物生产NF₃，其电解原理如上图2所示。写出a电极的电极反应式__________________。

Answer

（1）-622.2

（2）①升高温度NH3的溶解度降低，有利于NH3的逸出 ② 氧化镁难溶于水中，以沉淀的形式排出，因此不会形成二次污染

（3）① 64 ② 6NO3-+5CH3OH+6H+=3N2↑+5CO2↑+13H2O

（4）①2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O ②3N2H4N2+4NH3

（5）NH4++3F--6e-=NF3+4H+

【解析】

试题分析：（1）①已知：Ⅰ．N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H=+50.6kJ•mol-1
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol-1
根据盖斯定律，Ⅱ-Ⅰ可得：N2H4(l)+O2(g)═N2(g)+2H2O(l)，则△H=-571.6kJ•mol-1
-50.6kJ•mol-1=-622.2kJ•mol-1

（2）①在25℃前，升高温度氮去除率增大的原因是：因为氨气溶解度随温度升高，溶解度减小，有利于NH3的逸出；

②剩余的氧化镁，是难溶于水的物质，以沉淀的形式排出，不会形成二次污染；

（3）①14g铵态氮元素物质的量为 =1mol，根据电子转移守恒，转化为硝态氮元素时需氧的物质的量为=2mol，需要氧气质量为2mol×32g/mol=64g；

②甲醇和NO3-反应转化为两种无毒气体，应是生成N2、CO2，反应还生成水，反应离子方程式为：6NO3-+5CH3OH+6H+=3N2↑+5CO2↑+13H2O；

（4）①依据题意，反应物为Co2+与肼(N2H4)、碱性条件下存在OH-，生成物为：钴单质，据此得出Co的化合价降低，故N的化合价升高，只能为0价，即氮气，据此得出还有水生成，氧化还原反应中存在得失电子守恒以及元素守恒，故此反应的离子反应方程式为：2Co2++N2H4+4OH-=2Co↓+N2↑+4H2O；

②使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气，即肼分解生成氨气，依据元素守恒得知另外一种产物为氮气，故化学反应方程式为3N2H4N2+4NH3；

（5）由图2可知，氢离子在b极得到电子生成氢气，故b为阴极，那么a为阳极，阳极上铵根失去电子生成NF3，电极反应方程式为NH4++3F--6e-=NF3+4H+。

考点：考查反应热计算、电极反应式书写、氧化还原反应计算、电解池反应原理等。