题目内容

13．利用N2和H2可以实现NH3的工业合成，而氨又可以进一步制备硝酸，在工业上一般可进行连续生产．请回答下列问题：
（1）已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
N2（g）+3H2（g）  2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol
写出氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式为4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=-905.0kJ/mol．
（2）N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注．
现以H2、O2、熔融盐Na2CO3组成的燃料电池，采用电解法制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2．

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式H2+CO32---2e-=CO2+H2O．
在电解池中生成N2O5的电极反应式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+．
（3）以甲醇燃料电池为电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，每消耗0.2mol CH3OH，阴极产生标况下气体的体积为13.44L．

分析 （1）根据已知热化学方程式和盖斯定律计算，由盖斯定律①×2-②×2+③×3得得到反应的焓变，写出对应反应的热化学方程式；
（2）燃料原电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水；先根据化合价判断生成N2O5的电极，N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，再根据离子的放电顺序写出电极反应式；
（3）用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，每消耗0.2mol CH3OH，转移电子1.2mol，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，电子转移为1.2mol，反应的氢气物质的量为0.6mol，据此计算标准状况下气体的体积．

解答 解：（1）N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol ①
N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol ②
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol ③
由盖斯定律①×2-②×2+③×3得：4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（g）△H=905.0kJ/mol；
故答案为：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=-905.0kJ/mol；
（2）燃料原电池中，负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为H2+CO32--2e-=CO2+H2O；
N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：阴极发生2H++2e-=H2↑的反应，则阳极为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+．
故答案为：H2+CO32--2e-=CO2+H2O；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+；
（3）用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，每消耗0.2mol CH3OH，转移电子1.2mol，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，产生标况下气体的体积=0.6mol×22.4L/mol=13.44L；
故答案为：13.44；

点评 本题主要考查了盖斯定律、电解池的工作原理知识，原电池原理分析与计算，难度中等，会根据化合价的变化确定生成N2O5的电极，根据离子的放电顺序写出相应的电极反应式，掌握基础是关键．

练习册系列答案
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16．实验室测得1mol SO2发生下列化学反应：2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-196kJ/mol．当放出49kJ热量时，SO2转化率最接近于（　　）
A．40%B．50%C．80%D．90%
17．某溶液中可能含有下列5种离子中的某几种：K+、NH4+、Mg2+、Al3+、Cl-．为确认该溶液组成进行如下实验：①取10.0mL该溶液，加入25.0mL 2.00 mol•L-K0H溶液，有白色沉淀，无刺激气味气体．过滤、洗涤、干燥，得沉淀0.58g．再将滤液稀释至50mL，测得滤液中c（OH-）=0.20mol•L-；②另取10.0mL该溶液，加人足量的AgNO3溶液，生成白色沉淀5.74g．由此可得出关于原溶液组成的正确结论是（　　）
A．一定含有Mg+、Al3+、Cl-，不含K+、NH4+
B．一定含有K+、Mg2+、Cl-，不含NH4+，可能含有Al3+
C．c（Mg2+）=1.00mol•L-1，c（Cl-）=4.00mol•L-1
D．c（K+）=0.50mol•L-1，c（Al3+）=1.00mol•L-1
1．按要求回答下列问题：
（1）已知：
1mol分子中的化学键断时需要吸收能量/kJH2（g）Cl2（g）HCl（g）
436243431
则：H2（g）+Cl2（g）═2HCl（g）△H=-183kJ/mol
（2）已知：乙醇的燃烧热为1411.0kJ/mol，则乙醇燃烧的热化学方程式可表示为C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1411kJ/mol．
（3）在200℃、101kPa时，H2与碘蒸气作用生成2molHI气体，放出14.9kJ的热量．热化学方程式可表示为H2（g）+I2（g）$\frac{\underline{\;\;\;200℃\;\;\;}}{101kPa}$2HI（g）△H=-14.9kJ/mol．
（4）已知：①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1 275.6kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2=-566.0kJ/mol
③H2O（g）═H2O（l）△H3=-44.0kJ/mol
上述三个反应中，△S＜0的是②③．甲醇燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式是CH3OH（l）+O2（g）$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO（g）+2H2O（l）△H=-442.8kJ/mol．
8．下列热化学方程式中，正确的是（　　）
A．甲烷的燃烧热为890.3kJ/mol，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（g）△H=-890.3kJ/mol
B．500℃、30MPa下，将0.5mol N2和1.5 mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3（g），放热19.3kJ，其热化学方程式为：N2（g）+3H2（g）$?_{500℃，300MPa}^{催化剂}$2NH3（g）△H=-38.6kJ/mol
C．NaOH（s）+$\frac{1}{2}$ H2SO4（浓）═$\frac{1}{2}$Na2SO4（aq）+H2O（l）△H=-57.3kJ/mol
D．2.00gC2H2气体完全燃烧生成液态水和二氧化碳气体，放出99.6kJ的热量，该反应的热化学方程式为：2C2H2（g）+5O2（g）═4CO2（g）+2H2O（l）△H=-2589.6kJ/moL
18．700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O，发生反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）反应过程中测定的部分数据见下表
反应时间/minn（CO）/moln（H2O）/mol
01.200.60
t10.80
t20.20
依据题意回答下列问题：
（1）反应在t1min内的平均速率为v（H2）=$\frac{0.2}{{t}_{1}}$mol•L-1•min-1
（2）若保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO（g）和0.30molH2O（g），到达平衡时，n（CO2）=0.2mol．
（3）若保持其他条件不变，向平衡体系中再通入H2O（g）、CO2（g）各0.10mol，达到新平衡时CO2（g）的体积分数为22.75%．
（4）若温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为放热反应（填“放热”或“吸热”）．
5．已知101KPa下，1mol氢气完全燃烧生成气态水，放出244.8kJ的热量，又已知：H2O（g）=H2O（l）；△H2=-44.0kJ/mol．
（1）请写出氢气完全燃烧生成液态水的热化学方程式2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-577.6 KJ•mol-1；
（2）阿波罗宇宙飞船使用氢氧燃料电池，在两极分别通入氢气和氧气，以KOH溶液为电解质溶液，请写出负极的电极反应式H2-2e-+2OH-=2H2O，正极的电极反应式O2+4e -+2H2O═4OH -．
2．下列离子方程式中正确的是（　　）
A．H2SO4与Ba（OH）2溶液反应：Ba2++OH-+H++SO42-═BaSO4↓+H2O
B．将稀硝酸滴加到氯化银固体上：AgCl+H+═Ag++HCl
C．澄清的石灰水与稀盐酸反应：H++OH-═H2O
D．大理石溶于醋酸的反应：CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O
3．下列化学用语书写正确的是（　　）
A．氯化铝：A1C12B．氢氧化钡：BaOHC．硫酸钠：NaSO4D．硝酸镁：Mg（NO3）2

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