Question

16．氮及其化合物在工农业生产生活中应用广泛，请解决下列问题．
（1）硫酸铜溶液时白磷引起中毒的一种解毒剂：
P₄+CuSO₄+H₂O→Cu₃P+H₃PO₄+H₂SO₄，若6molH₃PO₄生成，则被CuSO₄氧化的P₄的物质的量为0.75mol．
（2）氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点．以CO₂与NH₃为原料合成化肥尿素的主要反应如下：
①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）；△H=-159.47kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO （NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=a kJ•mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=-86.98kJ•mol^-1
则a为+72.49．
（3）如图表示使用新型电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．生产中可分离出的物质A的化学式为NH₄Cl．
（4）常温下，向0.1mol/L氨水中加入少许N₂O₅，使溶液中c（NH₃•H₂O）：c（NH⁴⁺）=5：9，此时溶液的
pH=9．（25℃时，NH₃•H₂O的电离常数Kb=1.8×10^-5）
（5）SiO₂溶于氢氟酸后生成一种极强的二元酸和水，经分析该酸由3种元素组成，其中氟严肃的质量分数为79.17%．请写出SiO₂溶于氢氟酸的离子方程式SiO₂+6HF=2H⁺+SiF₆^2-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）Cu元素的化合价由+2价降低到+1价，CuSO₄是氧化剂，P₄中部分磷元素由0价降低到-3价，部分磷元素由0价升高到+5价，磷元素的化合价既升高又降低，所以P₄既是氧化剂又是还原剂，根据电子转移是计算被CuSO₄氧化的P₄的物质的量；
（2）①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）；△H=-159.47kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=a kJ•mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=-86.98kJ•mol^-1
依据热化学方程式和盖斯定律①+②=③，依据热化学方程式和盖斯定律来计算；
（3）原电池正极发生还原反应，依据装置图分析判断分离出氯化铵；
（4）常温下，向0.1mol/L氨水中加入少许N₂O₅，五氧化二氮和水反应生成硝酸，硝酸和氨水反应，溶液中c（NH₃•H₂O）：c（NH₄⁺）=5：9，溶液中溶质为硝酸铵和一水合氨，根据NH₃•H₂O的电离平衡常数计算；
（5）依据所给质量分数求算该酸的化学式，然后书写即可．

解答 解：（1）Cu元素的化合价由+2价降低到+1价，CuSO₄是氧化剂，P₄中部分磷元素由0价降低到-3价，部分磷元素由0价升高到+5价，磷元素的化合价既升高又降低，所以P₄既是氧化剂又是还原剂，若6molH₃PO₄生成，则参加反应CuSO₄为6mol×$\frac{60}{24}$=15mol，根据电子转移守恒，被CuSO₄氧化的P₄的物质的量为$\frac{15mol×1}{4×5}$=0.75mol，
故答案为：0.75mol；
（2）①2NH₃（g）+CO₂（g）=NH₂CO₂NH₄（s）；△H=-159.47kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=a kJ•mol^-1
③2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）；△H=-86.98kJ•mol^-1
依据热化学方程式和盖斯定律①+②=③，得到-159.47KJ/mol+a=-86.98KJ/mol
a=+72.49KJ/mol；
故答案为：+72.49；
（3）以N₂、H₂为原料，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液构成新型燃料电池，正极发生还原反应，即氮气被还原生成NH₄⁺，电极反应式为N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺；负极是氢气失电子生成氢离子，政绩生成铵根离子在电解质溶液中可以分离出氯化铵；
故答案为：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺； NH₄Cl；
（4）常温下，向0.1mol/L氨水中加入少许N₂O₅，五氧化二氮和0.1水反应生成硝酸，硝酸和氨水反应，溶液中c（NH₃•H₂O）：c（NH₄⁺）=5：9，溶液中溶质为硝酸铵和一水合氨，NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，25℃时．NH₃•H₂O的电离平衡常数K_b=1.8×10^-5=$\frac{c（O{H}^{-}）×\frac{9}{14}×0.1}{\frac{5}{14}×0.1}$，c（OH^-）=10^-5mol/L，c（H⁺）=10^-9mol/L，PH=9，
故答案为：9；
（5）SiO₂溶于氢氟酸后生成一种极强的二元酸和水，该酸由3种元素组成，其中氟元素的质量分数为79.17%，分子中H原子数目为2，令该酸的化学式为：H₂Si_xF_y，根据化合价代数和为0可知2+4x-y=0，由氟元素质量分数有$\frac{19y}{2+28x+19y}$×100%=79.17%，联立解得x=1，y=6，故该酸为H₂SiF₆，故SiO₂溶于氢氟酸的离子反应方程式为：SiO₂+6HF=2H⁺+SiF₆^2-+2H₂O，故答案为：SiO₂+6HF=2H⁺+SiF₆^2-+2H₂O．

点评 本题考查热化学方程式书写方法和盖斯定律计算应用，图象分析和反应条件判断，信息应用能力，原电池电极反应书写的方法应用，题目难度较大．