Question

25．（12分）發(fā)展儲氫技術是氫氧燃料電池推廣應用的關鍵。研究表明液氨是一種良好的儲氫物質(zhì)，其儲氫容量可達17.6% （質(zhì)量分數(shù)）。液氨氣化后分解產(chǎn)生的氫氣可作為燃料供給氫氧燃料電池。氨氣分解反應的熱化學方程式如下：

2NH3(g) N2 (g) + 3H2(g) ΔH = +92.4 kJ·mol-1

請回答下列問題：

(1) 氨氣自發(fā)分解的反應條件是 。（填“高溫”、“低溫”或“任何條件下”）

(2) 已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH = - 483.6 kJ·mol-1

NH3(l)NH3(g) ΔH = +23.4 kJ·mol-1

則，反應4NH3(l)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)的ΔH = 。

(3) 研究表明金屬催化劑可加速氨氣的分解。圖1為某溫度下等質(zhì)量的不同金屬分別催化等濃度氨氣分解生成氫氣的初始速率。

①不同催化劑存在下，氨氣分解反應的活化能最大的是 （填寫催化劑的化學式)。

②恒溫（T1）恒容時，用Ni催化分解初始濃度為c0的氨氣，并實時監(jiān)測分解過程中氨氣的濃度。計算后得氨氣的轉(zhuǎn)化率α(NH3)隨時間t變化的關系曲線（見圖2）。請在圖2中畫出：在溫度為T1，Ru催化分解初始濃度為c0的氨氣過程中α(NH3) 隨t變化的總趨勢曲線（標注Ru-T1）。

③如果將反應溫度提高到T2，請在圖2中再添加一條Ru催化分解初始濃度為c0的氨氣過程中α(NH3) ~ t的總趨勢曲線（標注Ru-T2）

(4) 用Pt電極對液氨進行電解也可產(chǎn)生H2和N2。陰極的電極反應式是 。

（已知：液氨中2NH3(l) NH2－ + NH4＋）

Answer 1

(1) 高溫

(2) -1172.4 kJ·mol-1

(3) ① Fe

② 見圖曲線Ru-T1

③ 見圖曲線 Ru-T2

(4) 2NH3 + 2e－ = H2 + 2NH2－ （或2NH4++2e－ = H2 +2NH3）

【解析】

試題分析：（1）高溫有利于正反應的發(fā)生，可促進氨氣的自發(fā)分解；（2）2NH3(g) N2 (g) + 3H2(g)；ΔH = +92.4 kJ·mol-1 ①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；ΔH = - 483.6 kJ·mol-1②NH3(l)NH3(g)；ΔH = +23.4 kJ·mol-1③；3×①+4×③-3×②=-1172.4 kJ·mol-1；（3）不同催化劑存在下，催化生成氫氣的量越少，所需的活化能就越大；溫度不變，使用Ru做催化劑，反應速度加快，但達到平衡時氨氣的濃度相等；溫度升高，使用同一種催化劑，反應速率加快，活化分子數(shù)增多，氨氣的轉(zhuǎn)化率增大；（4）陰極是得電子的反應，電解時氨氣得電子。

考點：熱化學方程式及相關計算、電極方程式的書寫