Question

【题目】氮的重要化合物如氨(NH3)、氮氧化物(NxOx)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等，在生产、生活中具有重要作用。

（1）①NH3催化氧化可制备硝酸。

4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－907.28 kJ·mol-1

4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝－1269.02 kJ·mol-1

则4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　　ΔH3=________________。

②NO被O2氧化为NO2。其他条件不变时，NO的转化率[α(NO)]与温度、压强的关系如下图所示。则p1________p2(填“>”“<”或“＝”)；温度高于800℃时，α(NO)几乎为0的原因是______________________________。

③在500℃温度时，2L密闭容器中充入2molNO和1molO2，达平衡时压强为P2MPa。则500℃时该反应的平衡常数Kp=_____________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。

（2）利用反应NO2+NH3→N2+H2O（未配平）消除NO2的简易装置如下图所示。电极b的电极反应式为_________________，消耗标准状况下4.48LNH3时，被消除的NO2的物质的量为____________mol。

（3）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，其电解原理如下图所示。

①a电极为电解池的_____________(填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反应式：_____________；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是_____________________。

②已知氨水电离常数Kb=1.8×10-5，氢氟酸电离常数Ka=3.5×10-4，则NH4F的电子式为_____________，0.1mol/LNH4F溶液中所有离子浓度由大到小的顺序为_____________________________。

Answer 1

【答案】 －1811.63 kJ·mol-1 > NO2几乎完全分解 7/32P2 MPa-1 2NO2＋8e-＋4H2O===8OH-＋N2 0.15 阳 NH4++3F--6e-＝NF3＋4H+ F2 c(F-）＞ c(NH4+）＞ c(H+）＞ c(OH-）

【解析】(1)①i.4NH3(g)+5O2(g)═4NO(g)+6H2O(g)△H1=-907.28kJmol-1；ii.4NH3(g)+3O2(g) ═2N2(g) +6H2O(g) △H2=-1269.02kJmol-1；目标反应的反应热为： =1811.63kJmol-1，故答案为：=-1811.63kJmol-1；

②温度相同时p1的一氧化氮的转化率大，所以增大压强平衡正向移动，所以p1＞p2；NO被O2氧化为NO2，方程式为：2NO+O22NO2；α(NO)几乎为0表示无二氧化氮，说明NO2几乎完全分解，故答案为：＞；NO2几乎完全分解；

③500℃温度时，达平衡时压强为P2MPa，α(NO)=0.2，

2NO + O22NO2

起始(mol) 2 1 0

反应(mol) 0.4 0.2 0.4

平衡(mol) 1.6 0.8 0.4

平衡分压(MPa) P2 P2 P2

平衡常数Kp==，故答案为： ；

(2)配平后的方程式为6NO2+8NH3=7N2+12H2O。电极b的电极发生还原反应，二氧化氮转化生成氮气，电极反应式为2NO2+8e-+4H2O═8OH-+N2；标准状况下4.48LNH3的物质的量为：0.2mol，根据4NH3～3NO2，所以被消除的NO2的物质的量为×0.2mol=0.15mol，故答案为：2NO2+8e-+4H2O═8OH-+N2；0.15；

(3)①由图2可知，H+在b极上得到电子生成氢气，故b为阴极，那么a为阳极，阳极上NH4+失去电子生成NF3，电极反应方程式为：NH4++3F--6e-=NF3+4H+，依据电解原理可知，F-也可能失去电子生成氟单质，故氧化性较强的单质为氟气，故答案为：阳；NH4++3F--6e-=NF3+4H+；F2；

②NH4F属于离子化合物，电子式为，氨水电离常数Kb=1.8×10-5，氢氟酸电离常数Ka=3.5×10-4，说明HF的电离程度大于NH3H2O，则NH4F溶液中NH4+水解程度大于F-，溶液显酸性，离子浓度由大到小的顺序为c(F-)＞ c(NH4+)＞ c(H+)＞ c(OH-)，故答案为：；c(F-)＞ c(NH4+)＞ c(H+)＞ c(OH-)。