Question

工業上合成氨是在一定條件下進行如下反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）回答下列問題：
（1）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）（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₄是兩種化工原料．
①對于（NH₄）₂SO₃溶液，某同學寫出了如下的正確關系式：2[c（S

O

2- 3

）+c（HS

O

- 3

）+c（H₂SO₃）]=c（N

H

+ 4

）+c（NH₃?H₂O）
該同學的依據是：

 

；
⑦寫出NH₄HSO₄溶液中離子濃度由大到小的順序：

 

．
（3）甲烷--空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%-30%的KOH溶液．現用甲烷--空氣燃料電池進行下圖所示實驗（其中a、b均為碳棒）：

①Zn片上發生的電極反應式：

 

；
②a電極的電極反應式

 

．

Answer 1

分析：（1）根據蓋斯定律計算化學反應的焓變；
（2）①根據原子守恒思想以及離子之間的量的關系來回答；
②根據溶液中存在的離子以及其酸堿性知識來判斷；
（3）燃料電池是燃料跟O₂（或空氣）起反應將化學能轉變為電能的裝置，電解質溶液是強堿（如KOH）溶液，燃料氣體通入的是原電池的負極失電子發生氧化反應，氧氣通入的是正極發生還原反應，根據燃料電池的正負極判斷電解池的陰陽極，即電解池的工作原理來回答．

解答：解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g），△H=180.5kJ/mol
②4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g），△H=-905kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g），△H=-483.6kJ/mol
由蓋斯定律，①+③×

3

2

-②×

1

2

得，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H=-92.4kJ/mol，
故答案為：-92.4kJ/mol；
（2）①在亞硫酸銨中，存在2[c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）]=c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O），是根據氮元素以及硫元素守恒得出的，
故答案為：原子守恒以及亞硫酸銨中氮硫原子個數之比是2：1；
②硫酸氫銨溶液中能完全電離出銨根離子、氫離子以及硫酸根離子，溶液顯示酸性，銨根離子會水解，溶液中還存在水的電離平衡，
故答案為：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）；
（3）①通入甲烷的一極a為負極發生氧化反應，電極反應為CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，通氧氣的電極b為正極，正極反應為O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；總化學方程式為：CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，所以Zn電極是陰極，Cu電極是陽極，Zn片上發生的電極反應式為：Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：Cu²⁺+2e^-═Cu；
②負電極的電極反應式為：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．

點評：本題是一道關于熱化學、電化學知識的綜合考查題，注意知識的歸納和整理是解題的關鍵，難度不大．