Question

【题目】氮和砷（As)都是第VA族元素, 运用相关知识回答以下问题：

(1)己知：① 2O2(g) + N2(g)=N2O4(l) △H1

② N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2

③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H3

④2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) △H4=-1048.9kJ/mol

上述反应热效应之间的关系式为△H4=______，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_______。

(2)联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。请写出联氨与硫酸形成的所有盐的化学式_______。

(3)联氨是一种常用的还原剂，可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。理论上lkg的联氨可处理_______L水（假设水中溶解O2量为10mg/L）

(4)砷在自然界中主要以硫化物形式（如雄黄As4S4、雌黄As2S3等）存在。雌黄可被浓硝酸氧化为H3AsO4与S,硝酸被还原为NO2,反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为____________。

Answer 1

【答案】 2△H3-2△H2-△H1 反应放热多、产生大量气体 N2H6(HSO4)2 、N2H6SO4 、(N2H5)2SO4 1×105 10:1

【解析】(1)①2O2(g)+N2(g)═N2O4(l)△H1，②N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H2，③O2(g)+2H2(g)═2H2O(g)△H3，依据热化学方程式和盖斯定律，将③×2-②×2-①得到④：2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H4=2△H3-2△H2-△H1；根据反应④可知，联氨和N2O4反应放出大量热且产生大量气体，因此可作为火箭推进剂，故答案为：2△H3-2△H2-△H1；反应放热量大，产生大量气体；

(2)联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似，联氨第一步电离方程式为N2H4+H2ON2H5++OH-，第二步电离方程式为N2H5++H2ON2H62++OH-，因此联氨与硫酸形成的盐有N2H6(HSO4)2、 N2H6SO4、(N2H5)2SO4，故答案为：N2H6(HSO4)2、 N2H6SO4、(N2H5)2SO4；

(3)联氨是一种常用的还原剂，可用于处理高压锅炉水中的氧，联胺被氧化失电子N2H4→N2失去4e-，O2→O2-得到4e-，联胺和氧气的摩尔质量都是32g/mol，则等质量联胺和氧气物质的量相同，理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O21kg，可以处理水的体积为： =1×105L，故答案为：1×105；

(4)1molAs2S3被氧化为H3AsO4与S时转移电子数为[(5-3)×2+2×3]mol=10mol，1mol硝酸被还原为NO2时转移电子为(5-4)mol=1mol，根据得失电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为10：1，故答案为：10：1。