Question

18．氮元素是地球大气中含量最多的元素．
（1）氮元素位于元素周期表第二周期，第ⅤA族．
（2）氮元素和碳元素一样也存在一系列氢化物并有广泛应用．例如：NH₃、N₂H₄、N₃H₅、N₄H₆…．
①写出该系列氢化物的通式：N_nH_n+2（n≥2）．
②N₄H₆的同分异构体有2种．
（3）OH^-结合质子（H⁺）的能力比NH₃强、其理由可以表示为：NH₄⁺+OH^-═NH₃+H₂O．CO₃^2-、OH^-结合质子的能力由强到弱的顺序是OH^-＞CO₃^2-，理由用反应的离子方程式表示为HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O．
（4）在碱性介质中，用N₂H₄与NO₂可组合制成燃料电池，产物中无污染物，试写出该电池正极的电极反应式4H₂O+2NO₂+8e^-=N₂+8OH^-．（提示：电池总反应为2N₂H₄+2NO₂═3N₂+4H₂O）
（5）CaCO₃和适量稀HNO₃溶液反应时，每产生4.4g气体（不考虑气体溶解），放热a kJ，则该反应的热化学方程式为CaCO₃（s）+2HNO₃（aq）=Ca （NO₃）₂（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）△H=-10a kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）氮原子核电核数为7，两个电子层，最外层5个电子，据此确定周期表中的位置；
（2）①根据氮原子和氢原子个数之间的关系确定氢化物的通式；
②依据氮原子的连接方式书写同分异构体；
（3）对应的酸越强，则酸根离子得到质子的能力越弱，依据信息分析判断原因；
（4）用N₂H₄与NO₂可组合制成燃料电池，产物中无污染物，即为氮气和水，原电池的正极上发生得电子的还原反应；
（5）每产生4.4g 气体（不考虑气体溶解），放热a kJ，每产生44g 气体（不考虑气体溶解），放热10a kJ．

解答 解：（1）氮原子核电核数为7，两个电子层，最外层5个电子，位于第二周期，第ⅤA族，
故答案为：二，ⅣA；
（2）①根据氮原子和氢原子个数之间的关系：氢原子个数比氮原子个数多2，所以通式表示为：NnHn+2（n≥2），
故答案为：NnHn+2（n≥2）；
②N₄H₆的同分异构体为、NH₂-NH-NH-NH₂，
故答案为：2；
（3）酸性为H₂CO₃＞HCO₃^-＞H₂O，对应的酸越强，则酸根离子得到质子的能力越弱，则结合质子能力：OH^-＞CO₃^2-＞HCO₃^-，OH^-结合质子（H⁺）的能力比NH₃强、其理由可以表示为：NH₄⁺+OH^-═NH₃+H₂O．得到CO₃^2-、OH^-结合质子的能力的原因是HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O，
故答案为：OH^-＞CO₃^2-，HCO₃^-+OH^-=CO₃^2-+H₂O；
（4）用N₂H₄与NO₂可组合制成燃料电池，产物中无污染物，即为氮气和水，二氧化氮中氮元素化合价降低，在原电池的正极上时二氧化氮发生得电子的还原反应：4H₂O+2NO₂+8e^-=N₂+8OH^-，
故答案为：4H₂O+2NO₂+8e^-=N₂+8OH^-；
（5）每产生4.4g 气体（不考虑气体溶解），放热a kJ，每产生44g 气体（不考虑气体溶解），放热10a kJ，热化学方程式为：CaCO_3（s）+2HCl_（aq）=CaCl_2（aq）+H₂O_（l）+CO_2（g）△H=-10a kJ/mol，
故答案为：CaCO_3（s）+2HCl_（aq）=CaCl_2（aq）+H₂O_（l）+CO_2（g）△H=-10a kJ/mol．

点评 本题涉及热化学、电化学、弱电解质的电离等综合知识的考查，注意知识的归纳和整理是关键，难度中等．