Question

15．氮元素是地球大氣中含量最多的元素．
（1）氮元素和碳元素一樣也存在一系列氫化物并有廣泛應用．例如：NH₃、N₂H₄、N₃H₅、N₄H₆…．
①寫出該系列氫化物的通式：NnHn+2（n≥2）．
②N₄H₅Cl的同分異構體有3 種．
（2）NH₃、OH^-、H₂O結合質(zhì)子（H⁺）的能力由強到弱的順序是OH^-＞NH₃＞H₂O，其理由用兩個反應的離子方程式表示為NH₄⁺+OH^-=NH₃+H₂O和NH₃+H₃O⁺=NH₄⁺+H₂O．
（3）在堿性介質(zhì)中，用N₂H₄與NO₂可組合制成燃料電池，產(chǎn)物中無污染物，試寫出該電池正極的電極反應式4H₂O+2NO₂+8e^-=N₂+8OH^-．
（4）①CaCO₃和適量稀HNO₃溶液反應時，每產(chǎn)生4.4g氣體（不考慮氣體溶解），放熱akJ，則該反應的熱化學方程式為CaCO_3（s）+2HNO_3（aq）=Ca（NO₃）_2（aq）+H₂O_（l）+CO_2（g）△H=-10a kJ/mol
②上述反應至無氣泡逸出后，取適量殘留溶液，插入pH傳感器并逐滴滴入碳酸鈉溶液，測得pH變化曲線如圖所示．

請用離子方程式表示B-C段發(fā)生的反應：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)氮原子和氫原子個數(shù)之間的關系確定氫化物的通式；
②N₄H₆的同分異構分子中氫原子相同、NH₂-NH-NH-NH₂，分子中兩種氫原子，一氯代物有三種結構說明有機物中含有三種類型的氫原子；
（2）對應的堿越強，則得到質(zhì)子的能力越強；
（3）用N₂H₄與NO₂可組合制成燃料電池，產(chǎn)物中無污染物，即為氮氣和水，原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應；
（4）①每產(chǎn)生4.4g 氣體（不考慮氣體溶解），放熱a kJ，每產(chǎn)生44g 氣體（不考慮氣體溶解），放熱10a kJ；
②上述反應至無氣泡逸出后，取適量殘留溶液，含氯化鈣，逐滴滴入碳酸鈉溶液，由B-C段pH=7，可知反應生成碳酸鈣沉淀和NaCl．

解答 解：（1）①根據(jù)氮原子和氫原子個數(shù)之間的關系：氫原子個數(shù)比氮原子個數(shù)多2，所以通式表示為：NnHn+2（n≥2），故答案為：NnHn+2（n≥2）；
②依據(jù)氮原子連接方式不同得到不同的結構，N₄H₆的同分異構分子中氫原子相同、NH₂-NH-NH-NH₂，分子中兩種氫原子，則N₄H₅Cl的同分異構體有3種
故答案為：3；
（2）微粒在溶液中的堿性為：OH^-＞NH₃＞H₂O，則堿性越強得到質(zhì)子的能力越強，則結合質(zhì)子能力：OH^-＞NH₃＞H₂O，理由用兩個反應的離子方程式表示為NH₄⁺+OH^-=NH₃+H₂O，NH₃+H₃O⁺=NH₄⁺+H₂O，
故答案為：OH^-＞NH₃＞H₂O，NH₃+H₃O⁺=NH₄⁺+H₂O；
（3）用N₂H₄與NO₂可組合制成燃料電池，產(chǎn)物中無污染物，即為氮氣和水，二氧化氮中氮元素化合價降低，在原電池的正極上時二氧化氮發(fā)生得電子的還原反應：4H₂O+2NO₂+8e^-=N₂+8OH^-，故答案為：4H₂O+2NO₂+8e^-=N₂+8OH^-；
（4）①每產(chǎn)生4.4g 氣體（不考慮氣體溶解），放熱a kJ，每產(chǎn)生44g 氣體（不考慮氣體溶解），放熱10a kJ，熱化學方程式為：CaCO_3（s）+2HNO_3（aq）=Ca（NO₃）_2（aq）+H₂O_（l）+CO_2（g）△H=-10a kJ/mol
故答案為：CaCO_3（s）+2HNO_3（aq）=Ca（NO₃）_2（aq）+H₂O_（l）+CO_2（g）△H=-10a kJ/mol；
②上述反應至無氣泡逸出后，取適量殘留溶液，含氯化鈣，逐滴滴入碳酸鈉溶液，由B-C段pH=7，可知反應生成碳酸鈣沉淀和NaCl，離子反應為Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，故答案為：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓．

點評 本題考查較綜合，涉及元素周期表的結構及應用、結合質(zhì)子能力的比較及應用、原電池原理分析、離子反應及圖象分析等，注重高頻考點的考查，題目難度中等．