Question

3．氨和联氨（N₂H₄）是氮的两种常见化合物，在科学技术和生产中有重要的应用．根据题意完成下列计算：
（1）联氨用亚硝酸氧化生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，则该氢化物的分子式为HN₃．该氢化物受撞击则完全分解为氮气和氢气．4.30g该氢化物受撞击后产生的气体在标准状况下的体积为4.48L．
（2）火箭常用N₂H₄作燃料，N₂O₄作氧化剂．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
试写出气态联氨在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ•mol^-1，反应生成72.0kg水时的电子转移数为8000N_A个．
（3）氨的水溶液可用于吸收NO与NO₂混合气体，反应方程式为6NO+4NH₃═5N₂+6H₂O；NO₂+6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂ONO与NO₂混合气体180mol被8.90×10³g氨水（质量分数0.300）完全吸收，产生156mol氮气．吸收后氨水密度为0.980g/cm³．则
①该混合气体中NO与NO₂的体积比为9：1．
②吸收后氨水的物质的量浓度2.4mol/L（答案保留1位小数）．

Answer 1

分析 （1）利用氢化物的相对分子质量直接求出组成该氢化物两种元素的原子数，而后求得分子式．N原子数=43.0×0.977÷14=3，H原子数=43.0×0.023÷1=1，故分子式为HN₃．因为该氢化物分解生成两种气体都是双原子分子，根据N原子、H原子守恒可求得混合气体体积；
（2）利用盖斯定律来计算2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）的反应热；根据反应方程式可知生成4mol的水转移8mol的电子，所以反应生成72.0kg水时转移电子数为8000N_A；
（3）①根据N原子守恒可求得参加反应的氨的物质的量，根据氧化还原反应中得失电子守恒可求得NO与NO₂的物质的量；
②根据质量守恒可求得反应后溶液质量，进而求得溶液的体积和溶液的浓度．

解答 解：（1）氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，则氢原子的质量分数为0.023，则n（N）：n（H）=$\frac{0.977}{14}$：$\frac{0.023}{1}$=3：1，所以最简式为HN₃，
设化学式为（HN₃）_n，有（1+14×3）n=43，n=1，所以分子式为HN₃，
4.30g该氢化物的物质的量为n=$\frac{4.30g}{43g/mol}$=0.1mol，根据反应2HN₃═H₂+3N₂，共产生气体的物质的量为0.1mol×2=0.2mol，体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案为：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
根据盖斯定律可知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，
即热化学方程式为2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ•mol^-1，根据反应方程式可知生成4mol的水转移8mol的电子，所以反应生成72.0kg水时转移电子数为8000N_A；
故答案为：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ•mol^-1；8000N_A；
（3）二氧化氮与氨气反应的方程为：6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O，故答案为：6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O；
①根据N原子守恒可求得参加反应的氨的物质的量．
n（NH₃）+180mol=156mol×2，n（NH₃）=132mol．
根据氧化还原反应中得失电子守恒可求得NO与NO₂的物质的量．
设为NO的物质的量X，NO₂的物质的量为（180mol-X），
132mol×3=Xmol×2+（180-X）mol×4，X=162mol，（180mol-X）=18mol，
NO与NO₂体积比为162：18=9：1．
故答案为：9：1；
②根据质量守恒可求得反应后溶液质量．
8.90×10³g+162mol×30g•mol^-1+18mol×46gmol^-1-156mol×28g•mol^-1=10220g，
其溶液体积为10220g÷0.980g•cm^-3=10428cm³=10428mL=10.428L，
反应后溶液中剩余溶质氨的物质的量是8.90×10³g×0.300÷17g•mol^-1-132mol=25.058mol，
吸收后氨水的物质的量浓度为25.058mol÷10.428L=2.4 mol•L^-1．
故答案为：2.4mol/L．

点评 本题考查较为综合，涉及混合物的计算、分子式的确定以及化学方程式的有关计算，题目难度较大，注意从质量守恒的角度分析．