Question

17．氮可以形成多種化合物，如NH₃、N₂H₄、HCN、NH₄NO₃等．
（1）①已知：N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H=+50.6kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
則 N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-622.2kJ•mol^-1
②用次氯酸鈉氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O．
（2）污水中的NH₄⁺可以用氧化鎂處理，發(fā)生如下反應(yīng)：
MgO+H₂O?Mg（OH）₂       Mg（OH）₂+2NH${\;}_{4}^{+}$?Mg²⁺+2NH₃•H₂O．
①溫度對氮處理率的影響如圖1所示．在25℃前，升高溫度氮去除率增大的原因是升高溫度NH₃的溶解度降低，有利于NH₃的逸出．
②剩余的氧化鎂，不會對廢水形成二次污染，理由是氧化鎂難溶于水中，以沉淀的形式排出，因此不會形成二次污染．

（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脫氮工藝進行處理在硝化細菌的作用下將NH₄⁺氧化為NO₃^-（2NH₄⁺+3O₂=2HNO₂+2H₂O+2H⁺；2HNO₂+O₂=2HNO₃）．
然后加入甲醇，甲醇和NO₃^-反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無毒氣體．
①上述方法中，14g銨態(tài)氮元素轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮元素時需氧的質(zhì)量為64g．
②寫出加入甲醇后反應(yīng)的離子方程式：6NO₃^-+5CH₃OH+6H⁺=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O．
（4）甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示，則該電池負極的電極反應(yīng)式為CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

Answer 1

分析 （1）①已知：Ⅰ．N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H=+50.6kJ•mol^-1
Ⅱ.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，Ⅱ-Ⅰ可得：N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l）；
②用次氯酸鈉氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，次氯酸鈉被還原生成NaCl，還有水生成；
（2）①升高溫度NH₃的溶解度降低；
②氧化鎂難溶于水中，不會形成二次污染；
（3）①根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算消耗氧氣；
②甲醇和NO₃^-反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無毒氣體，應(yīng)是生成N₂、CO₂，反應(yīng)還生成水；
（4）原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng)，由示意圖可知，甲醇在負極失去電子生成CO₂與H⁺．

解答 解：（1）①已知：Ⅰ．N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H=+50.6kJ•mol^-1
Ⅱ.2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，Ⅱ-Ⅰ可得：N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（l），則△H=-571.6kJ•mol^-1
-50.6kJ•mol^-1=-622.2kJ•mol^-1，
故答案為：-622.2；
②用次氯酸鈉氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，次氯酸鈉被還原生成NaCl，還有水生成，反應(yīng)方程式為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O，
故答案為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（2）①在25℃前，升高溫度氮去除率增大的原因是：因為氨氣溶解度隨溫度升高，溶解度減小，有利于NH₃的逸出，
故答案為：升高溫度NH₃的溶解度降低，有利于NH₃的逸出；
②剩余的氧化鎂，是難溶于水的物質(zhì)，以沉淀的形式排出，不會形成二次污染，
故答案為：氧化鎂難溶于水中，以沉淀的形式排出，因此不會形成二次污染；
（3）①14g銨態(tài)氮元素物質(zhì)的量為$\frac{14g}{14g/mol}$=1mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮元素時需氧的物質(zhì)的量為$\frac{1mol×[5-（-3）]}{4}$=2mol，需要氧氣質(zhì)量為2mol×32g/mol=64g，
故答案為：64g；
②甲醇和NO₃^-反應(yīng)轉(zhuǎn)化為兩種無毒氣體，應(yīng)是生成N₂、CO₂，反應(yīng)還生成水，反應(yīng)離子方程式為：6NO₃^-+5CH₃OH+6H⁺=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O，
故答案為：6NO₃^-+5CH₃OH+6H⁺=3N₂↑+5CO₂↑+13H₂O；
（4）原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng)，由示意圖可知，甲醇在負極失去電子生成CO₂與H⁺，負極電極反應(yīng)式為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺，
故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺．

點評 本題比較綜合，涉及反應(yīng)熱計算、電極反應(yīng)式書寫、氧化還原反應(yīng)計算等，是對學(xué)生綜合能力考查，難度中等．