Question

（Ⅰ）工業(yè)上合成氨是在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g），其部分工藝流程如下：

回答下列問題：

⑴已知：N₂(g)+O₂(g) =2NO(g)；△H=180.5kJ/mol

4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g) ；△H=-905kJ/mol

2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) ；△H=-483.6kJ/mol

則N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）的△H=_________________。

（2）假如該廠生產(chǎn)的氨水的pH=a，加入相同體積的鹽酸時(shí)，溶液呈中性，則此鹽酸的pH_________14－a，此時(shí)c(NH₄⁺)________c(Cl^-)(填“大于”“小于”或“等于”)。

Ⅱ：（1）肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在101kPa

時(shí)，16.0gN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)猓�放出熱�?12kJ，寫出表示N₂H₄燃燒熱的熱化學(xué)方程式是                       。

（2）肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%—30%的KOH溶液。肼—空氣燃料電池放電時(shí)：

正極的電極反應(yīng)式是                            。

負(fù)極的電極反應(yīng)式                              。

（3）右圖是一個(gè)電化學(xué)過程示意圖。

①鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)是                      。

②假設(shè)使用肼—空氣燃料電池作為本過程中的電源，

銅片的質(zhì)量變化128g，則肼一空氣燃料電池理論

上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣               L

（假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%）

Answer 1

（Ⅰ）（1）－92.4kJ/mol

（2）小于   等于

 

Ⅱ：（1） N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+H₂O(l);△H=-624kJ/mol                     

（2）  O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-    ， N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O             

（3）  Cu²⁺ + 2e ^-= Cu     ，       112    

解析:

（Ⅰ）根據(jù)蓋斯定律可得：熱化學(xué)反應(yīng)方程式N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）的△H=180.5kJ/mol+[-（-905kJ/mol×1/2）]+[-483.6kJ/mol×3/2]=－92.4kJ/mol

（2）當(dāng)鹽酸的pH=14－a時(shí)，它與等體積的氨水發(fā)生中和反應(yīng)，溶液一定呈堿性，因氨水的量明顯要過�！，F(xiàn)在要求二者中和反應(yīng)后，混合液呈現(xiàn)中性，則鹽酸的濃度要大一點(diǎn)，故溶液的PH小于14－a；根據(jù)電荷守恒可知。c(H⁺)+c(NH₄⁺)=c(OH^-)+c(Cl^-)，現(xiàn)溶液呈中性，故c(H⁺)=c(OH^-)，得c(Cl^-)=c(NH₄⁺)。

（Ⅱ）（1）由16.0gN₂H₄完全燃燒放出熱量312kJ，可求出1mol肼完全燃燒所放出的熱量為624k，故表示它的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+H₂O(l);△H=-624kJ/mol

（2）由肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池可知，正極反應(yīng)為 O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，負(fù)極反應(yīng)可用總電極反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式（電量守恒時(shí)），可得負(fù)極反應(yīng)式為 N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O 。

（3）銅的質(zhì)量變化為128g,由Cu-2e^-=Cu²⁺,可知在電路中通過的電量為128g/64g.mol^-1×2=4mole^-,根據(jù)電量守恒，現(xiàn)電量由反應(yīng)式 N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+H₂O(l)提供，故可得消耗1molO₂(g),空氣為5V（O₂）=5×22.4L=112L。