Question

3．氨和聯(lián)氨（N₂H₄）是氮的兩種常見化合物，在科學技術和生產(chǎn)中有重要的應用．根據(jù)題意完成下列計算：
（1）聯(lián)氨用亞硝酸氧化生成氮的另一種氫化物，該氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0，其中氮原子的質(zhì)量分數(shù)為0.977，則該氫化物的分子式為HN₃．該氫化物受撞擊則完全分解為氮氣和氫氣．4.30g該氫化物受撞擊后產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積為4.48L．
（2）火箭常用N₂H₄作燃料，N₂O₄作氧化劑．已知：
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+67.7kJ•mol-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol-1
NO₂（g）═$\frac{1}{2}$N₂O₄（g）△H=-26.35kJ•mol-1
試寫出氣態(tài)聯(lián)氨在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ•mol^-1，反應生成72.0kg水時的電子轉(zhuǎn)移數(shù)為8000N_A個．
（3）氨的水溶液可用于吸收NO與NO₂混合氣體，反應方程式為6NO+4NH₃═5N₂+6H₂O；NO₂+6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂ONO與NO₂混合氣體180mol被8.90×10³g氨水（質(zhì)量分數(shù)0.300）完全吸收，產(chǎn)生156mol氮氣．吸收后氨水密度為0.980g/cm³．則
①該混合氣體中NO與NO₂的體積比為9：1．
②吸收后氨水的物質(zhì)的量濃度2.4mol/L（答案保留1位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）利用氫化物的相對分子質(zhì)量直接求出組成該氫化物兩種元素的原子數(shù)，而后求得分子式．N原子數(shù)=43.0×0.977÷14=3，H原子數(shù)=43.0×0.023÷1=1，故分子式為HN₃．因為該氫化物分解生成兩種氣體都是雙原子分子，根據(jù)N原子、H原子守恒可求得混合氣體體積；
（2）利用蓋斯定律來計算2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）的反應熱；根據(jù)反應方程式可知生成4mol的水轉(zhuǎn)移8mol的電子，所以反應生成72.0kg水時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8000N_A；
（3）①根據(jù)N原子守恒可求得參加反應的氨的物質(zhì)的量，根據(jù)氧化還原反應中得失電子守恒可求得NO與NO₂的物質(zhì)的量；
②根據(jù)質(zhì)量守恒可求得反應后溶液質(zhì)量，進而求得溶液的體積和溶液的濃度．

解答 解：（1）氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0，其中氮原子的質(zhì)量分數(shù)為0.977，則氫原子的質(zhì)量分數(shù)為0.023，則n（N）：n（H）=$\frac{0.977}{14}$：$\frac{0.023}{1}$=3：1，所以最簡式為HN₃，
設化學式為（HN₃）_n，有（1+14×3）n=43，n=1，所以分子式為HN₃，
4.30g該氫化物的物質(zhì)的量為n=$\frac{4.30g}{43g/mol}$=0.1mol，根據(jù)反應2HN₃═H₂+3N₂，共產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.1mol×2=0.2mol，體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：HN₃；4.48；
（2）由①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ•mol^-1
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol^-1
③2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律可知②×2-①-③得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g），
△H=（-534.0kJ•mol^-1）×2-（+67.7kJ•mol^-1）-（-52.7kJ•mol^-1）=-1083.0 kJ•mol^-1，
即熱化學方程式為2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ•mol^-1，根據(jù)反應方程式可知生成4mol的水轉(zhuǎn)移8mol的電子，所以反應生成72.0kg水時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為8000N_A；
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ•mol^-1；8000N_A；
（3）二氧化氮與氨氣反應的方程為：6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O，故答案為：6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O；
①根據(jù)N原子守恒可求得參加反應的氨的物質(zhì)的量．
n（NH₃）+180mol=156mol×2，n（NH₃）=132mol．
根據(jù)氧化還原反應中得失電子守恒可求得NO與NO₂的物質(zhì)的量．
設為NO的物質(zhì)的量X，NO₂的物質(zhì)的量為（180mol-X），
132mol×3=Xmol×2+（180-X）mol×4，X=162mol，（180mol-X）=18mol，
NO與NO₂體積比為162：18=9：1．
故答案為：9：1；
②根據(jù)質(zhì)量守恒可求得反應后溶液質(zhì)量．
8.90×10³g+162mol×30g•mol^-1+18mol×46gmol^-1-156mol×28g•mol^-1=10220g，
其溶液體積為10220g÷0.980g•cm^-3=10428cm³=10428mL=10.428L，
反應后溶液中剩余溶質(zhì)氨的物質(zhì)的量是8.90×10³g×0.300÷17g•mol^-1-132mol=25.058mol，
吸收后氨水的物質(zhì)的量濃度為25.058mol÷10.428L=2.4 mol•L^-1．
故答案為：2.4mol/L．

點評 本題考查較為綜合，涉及混合物的計算、分子式的確定以及化學方程式的有關計算，題目難度較大，注意從質(zhì)量守恒的角度分析．