Question

（15分）氮的重要化合物如氨（NH₃）、肼（N₂H₄）、三氟化氮（NF₃）等，在生产、生活中具有重要作用。

（1）利用NH₃的还原性可消除氮氧化物的污染，相关热化学方程式如下：

H₂O(l)＝H₂O(g)   △H₁＝44.0 kJ·mol^－1

N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)   △H₂＝229.3 kJ·mol^－1

4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O(g)   △H₃＝－906.5 kJ·mol^－1

4NH₃(g)＋6NO(g)＝5N₂(g)＋6H₂O(l)   △H₄

则△H₄＝      kJ·mol^－1。

（2）使用NaBH₄为诱导剂，可使Co^2＋与肼在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体。

①写出该反应的离子方程式：      。

②在纳米钴的催化作用下，肼可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如下图1所示，则N₂H₄发生分解反应的化学方程式为：      ；为抑制肼的分解，可采取的合理措施有      （任写一种）。

（3）在微电子工业中NF₃常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH₄F等的无水熔融物生产NF₃，其电解原理如上图2所示。

①氮化硅的化学式为   。

②a电极为电解池的   （填“阴”或“阳”）极，写出该电极的电极反应式：   ；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是      。

Answer

（除⑶①第一空1分外，其余每空2分，共15分）

（1）－2317.0

（2）①2Co2＋＋N2H4＋4OH－＝2Co↓＋N2↑＋4H2O

②3N2H4N2＋4NH3 降低反应温度、增加压强等

（3）① Si3N4 ② 阳 NH4＋＋3F―－6e－＝NF3＋4H＋ F2

【解析】

试题分析：（1）已知① H2O(l)＝H2O(g) △H1＝44.0 kJ·mol－1，② N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H2＝229.3 kJ·mol－1，③ 4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) △H3＝－906.5 kJ·mol－1，则根据盖斯定律可知③—②×5—①×6即得到反应4NH3(g)＋6NO(g)＝5N2(g)＋6H2O(l)的△H4＝－2317.0kJ/mol。

（2）①使用NaBH4为诱导剂，可使Co2＋与肼在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体，因此根据原子守恒可知其余生成物是氮气和水，该反应的离子方程式为2Co2＋＋N2H4＋4OH－＝2Co↓＋N2↑＋4H2O。

②在纳米钴的催化作用下，肼可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则该气体是氨气，则另一种气体是氢气。所以N2H4发生分解反应的化学方程式为3N2H4N2＋4NH3；根据图像可知温度越高，肼的含量越低，这说明升高温度促进肼分解，即正方应是放热反应。又因为正方应是体积增大的可逆反应，则为抑制肼的分解，可采取的合理措施有降低反应温度、增加压强等。

（3）在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如上图2所示。

①氮元素的最低价是—3价，硅的最高价是＋4价，因此氮化硅的化学式为Si3N4 。

②根据示意图可知b电极此时氢气，这说明b电极是阴极，则a电极为电解池的阳极。阳极失去电子，发生氧化反应，则该电极的电极反应式为NH4＋＋3F―－6e－＝NF3＋4H＋；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，由于含有氟离子，则该气体的分子式是F2。

考点：考查盖斯定律、氧化还原反应、外界条件对平衡状态的影响以及电化学应用