Question

【題目】目前我國(guó)鍋爐煙氣脫硝技術(shù)有新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家對(duì)O3氧化煙氣脫硝同時(shí)制硝酸進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，其生產(chǎn)硝酸的機(jī)理如下：

回答下列問(wèn)題：

（1）NO3分子內(nèi)存在兩個(gè)過(guò)氧鍵，且氧均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，請(qǐng)寫出NO3中N的化合價(jià)______；NO3極不穩(wěn)定，常溫下即可爆炸分解，試從電子成鍵角度解釋NO3不穩(wěn)定的原因：______。

（2）N2O5與O3作用也能生成NO3與氧氣，根據(jù)反應(yīng)前后同種元素，價(jià)態(tài)相同，不參與氧化還原反應(yīng)的原則，請(qǐng)分析反應(yīng)N2O5+O3=2NO3+O2中，N2O5的作用是______（填“氧化劑”“還原劑”或“既是氧化劑，又是還原劑”）。

（3）請(qǐng)寫出在有水存在時(shí)，O3與NO以物質(zhì)的量之比為3∶2完全反應(yīng)的總化學(xué)方程式______。

Answer 1

【答案】+2 N原子未達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（或N原子最外層為7電子結(jié)構(gòu)，不穩(wěn)定） 既是氧化劑，又是還原劑 3O3+2NO+H2O=2HNO3+3O2

【解析】

(1) NO3分子內(nèi)有三個(gè)氧且存在兩個(gè)過(guò)氧鍵，它的結(jié)構(gòu)為，結(jié)合NO3分子的鍵連方式判斷化合價(jià)；

(2)根據(jù)反應(yīng)N2O5+O3=2NO3+O2中元素化合價(jià)變化規(guī)律分析判斷；

(3)依據(jù)生產(chǎn)硝酸的機(jī)理，O3與NO及水反應(yīng)最終生成HNO3和O2，結(jié)合物質(zhì)的量關(guān)系配平方程式。

(1) NO3分子內(nèi)有三個(gè)氧且存在兩個(gè)過(guò)氧鍵，它的結(jié)構(gòu)為，兩個(gè)氧與氮相連，另一個(gè)氧與兩個(gè)氧相連，所以氮顯+2價(jià)，根據(jù)NO3的結(jié)構(gòu)可知，N原子最外層為7電子結(jié)構(gòu)，未達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此不穩(wěn)定；

(2)N2O5+O3=2NO3+O2反應(yīng)中生成2個(gè)NO3分子，1個(gè)NO3分子中兩個(gè)氧原子顯示-1價(jià)，另1個(gè)氧原子顯示0價(jià)，2個(gè)NO3中有兩個(gè)氧原子顯示0價(jià)，1氧原子個(gè)來(lái)自O3分子，另1個(gè)氧原子來(lái)自N2O5，也就是說(shuō)N2O5中的1個(gè)氧原子化合價(jià)升高到0價(jià)，4個(gè)氧原子化合價(jià)升高到-1價(jià)，同時(shí)N2O5中的N化合價(jià)降低到+2價(jià)，所以N2O5既是氧化劑，又是還原劑；

(3)依據(jù)生產(chǎn)硝酸的機(jī)理，O3與NO及水反應(yīng)最終生成HNO3和O2，當(dāng)O3與NO反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為3: 2，可得3O3+2NO+H2O=2HNO3+3O2。