Question

17．氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用．
（1）某课外学习小组欲制备少量NO气体，写出铁粉与足量稀硝酸反应制备NO的离子方程式：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
（2）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=+44.0kJ•mol^-1
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₂=+229.3kJ•mol^-1
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H₃=-906.5kJ•mol^-1
4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）△H₄
则△H₄=-2317kJ•mol^-1．
（3）磷及部分重要化合物的相互转化如右图所示．
①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是做还原剂．
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO₄所能氧化的白磷的物质的量为0.05mol
③步骤Ⅲ中，反应物的比例不同可获得不同的产物，除Ca₃（PO₄）₂外可能的产物还有CaHPO₄、Ca（H₂PO₄）₂．

Answer 1

分析 （1）铁和过量稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水；
（2）H₂O（l）=H₂O（g）△H₁=44.0kJ•mol^-1 （i）
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₂=229.3kJ•mol^-1 （ii）
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H₃=-906.5kJ•mol^-1 （iii）
由盖斯定律可知（iii）-（ii）×5-（i）×6得：4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l）；
（3）①依据发生反应2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C→P₄↑+6CaSiO₃+10CO↑，判断CO的作用；
②依据氧化还原反应中铜元素、磷元素化合价变化计算；
③磷酸为三元酸与氢氧化钙反应，依据磷酸与氢氧化钙量不同，得到的产物可能是：Ca₃（PO₄）₂、CaHPO₄、Ca（H2PO₄）₂．

解答 解：（1）铁和过量稀硝酸反应生成硝酸铁、一氧化氮和水，反应的离子方程式为：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
故答案为：Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
（2）H₂O（l）=H₂O（g）△H₁=44.0kJ•mol^-1 （i）
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₂=229.3kJ•mol^-1 （ii）
4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H₃=-906.5kJ•mol^-1 （iii）
（iii）-（ii）×5-（i）×6得：4NH₃（g）+6NO（g）=5N₂（g）+6H₂O（l），故△H₄=-906.5-（229.3×5）-（44×6）=-2317kJ•mol^-1，
故答案为：-2317；
（3）①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，发生反应2Ca₃（PO₄）₂+6SiO₂+10C→P₄↑+6CaSiO₃+10CO↑，反应中C中的碳化合价升高，做还原剂；
故答案为：做还原剂；
②Cu元素的化合价由+2价降低到+1价，CuSO₄是氧化剂，P₄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，若有11molP₄参加反应，其中5mol的P₄做氧化剂，60mol硫酸铜做氧化剂，只有6mol的P₄做还原剂，则由电子守恒可知，有1 mol的CuSO₄参加反应，则被硫酸铜氧化的白磷分子的物质的量为n则：n×4（5-0）=1mol×（2-1），解得n=$\frac{1}{20}$mol；=0.05mol
故答案为：0.05mol；
③磷酸为三元酸与氢氧化钙反应，依据磷酸与氢氧化钙量不同，得到的产物可能是：Ca₃（PO₄）₂、CaHPO₄、Ca（H₂PO₄）₂；
故答案为：CaHPO₄、Ca（H₂PO₄）₂．

点评 本题依据N、P及其化合物的转化为情境考查了氧化还原反应的概念及有关计算，盖斯定律的应用，抓住氧化还原反应得失电子守恒是解题关键，题目难度较大．