Question

氫氣是一種清潔能源，也是一種重要的工業(yè)原料．
（1）氫氣既能與氮氣又能與氧氣發(fā)生反應，但是反應的條件卻不相同．
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （g）△H=-483.6kJ/mol　　　　　　　　　　
3H₂ （g）+N₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
計算斷裂1mol N≡N鍵需要能量

 

kJ，氮氣分子中化學鍵比氧氣分子中的化學鍵鍵

 

（填“強”或“弱”），因此氫氣與二者反應的條件不同．
（2）氫氣是工業(yè)合成氨的原料氣，而氨氣可用于合成硝酸．已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO （g）△H=+180.8kJ/mol，寫出氨氣與氧氣反應生成一氧化氮和氣態(tài)水的熱化學方程式

 

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（3）據(jù)報道，科學家在實驗室已研制出在燃料電池的反應容器中，利用特殊電極材料以H₂
和O₂為原料制取過氧化氫的新工藝．原理如圖2所示．請寫出甲電極的電極反應式

 

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Answer 1

考點：有關(guān)反應熱的計算,熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）反應物總鍵能-生成物總鍵能=反應熱，據(jù)此計算；鍵能越大，化學鍵越強；
（2）根據(jù)（1）中的熱化學方程式，由蓋斯定律構(gòu)造目標熱化學方程式；
（3）燃料電池的負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，確定正負極，然后確定甲電極作氧化劑，發(fā)生還原反應書寫電極反應式．

解答： 解：（1）N≡N鍵能為x，則3×436kJ/mol+x-2×1173.2kJ/mol=-92.4kJ/mol，解得x=946kJ/mol，故斷裂1mol N≡N鍵需要能量是946kJ，O=O鍵能是498kJ/mol，故氮氣分子中化學鍵比氧氣分子中的化學鍵強，
故答案為：946；強；
（2）已知：①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
②3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.8kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，③×2-②×2+①×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-904.4kJ/mol，
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-904.4kJ/mol；
（3）由圖可知，燃料電池的負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，燃料電池中H₂作還原劑，在負極發(fā)生反應，氧氣為氧化劑在正極上發(fā)生電極反應為2H⁺+O₂+2e^-=H₂O₂，
故答案為：2H⁺+O₂+2e^-=H₂O₂．

點評：本題較為綜合，涉及化學鍵鍵能計算、蓋斯定律運用、原電池反應等知識，考查了學生分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．注意電極正負極的判斷以及反應式的書寫，注意燃料電池的負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應．