Question

（Ⅰ）工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g），其部分工艺流程如下：

回答下列问题：

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

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

（2）假如该厂生产的氨水的pH=a，加入相同体积的盐酸时，溶液呈中性，则此盐酸的pH_________14－a，此时c(NH₄⁺)________c(Cl^-)(填“大于”“小于”或“等于”)。

Ⅱ：（1）肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。已知在101kPa

时，16.0gN₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气，放出热量312kJ，写出表示N₂H₄燃烧热的热化学方程式是                       。

（2）肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%—30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时：

正极的电极反应式是                            。

负极的电极反应式                              。

（3）右图是一个电化学过程示意图。

①锌片上发生的电极反应是                      。

②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源，

铜片的质量变化128g，则肼一空气燃料电池理论

上消耗标准状况下的空气               L

（假设空气中氧气体积含量为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）根据盖斯定律可得：热化学反应方程式N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）的△H=180.5kJ/mol+[-（-905kJ/mol×1/2）]+[-483.6kJ/mol×3/2]=－92.4kJ/mol

（2）当盐酸的pH=14－a时，它与等体积的氨水发生中和反应，溶液一定呈碱性，因氨水的量明显要过剩。现在要求二者中和反应后，混合液呈现中性，则盐酸的浓度要大一点，故溶液的PH小于14－a；根据电荷守恒可知。c(H⁺)+c(NH₄⁺)=c(OH^-)+c(Cl^-)，现溶液呈中性，故c(H⁺)=c(OH^-)，得c(Cl^-)=c(NH₄⁺)。

（Ⅱ）（1）由16.0gN₂H₄完全燃烧放出热量312kJ，可求出1mol肼完全燃烧所放出的热量为624k，故表示它的燃烧热的热化学方程式为N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+H₂O(l);△H=-624kJ/mol

（2）由肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池可知，正极反应为 O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，负极反应可用总电极反应式减去正极反应式（电量守恒时），可得负极反应式为 N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O 。

（3）铜的质量变化为128g,由Cu-2e^-=Cu²⁺,可知在电路中通过的电量为128g/64g.mol^-1×2=4mole^-,根据电量守恒，现电量由反应式 N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+H₂O(l)提供，故可得消耗1molO₂(g),空气为5V（O₂）=5×22.4L=112L。