Question

14．湿法炼锌的冶炼过程可用如图1简略表示：

请回答下列问题：
（1）NH₃的空间构型是三角锥形．氨气易液化，液氨常做制冷剂，氨气易液化的原因是氨分子之间能形成氢键．
（2）已知ZnO属于两性氧化物，写出ZnO与NaOH溶液反应的化学方程式：2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O．
（3）上述电解过程中析出锌的电极反应式为[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑．
（4）产生的SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，部分产物可作为工业原料，其反应的离子方程式为3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺
（5）氨是最重要的化工产品之一．合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得：CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）．有关化学反应的能量变化如图2所示，则CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为
CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 锌精矿焙烧得到二氧化硫和ZnO，将ZnO加入NH₃-NH₄Cl溶液中，发生反应得到[Zn（NH₃）₄]Cl₂，电解[Zn（NH₃）₄]Cl₂溶液得到Zn，
（1）NH₃分子中氮原子与氢原子形成三对共用电子对，另外还有一对孤电子对，据此判断空间构型，氨分子之间能形成氢键；
（2）ZnO属于两性氧化物，ZnO与NaOH溶液反应生成Na₂ZnO₂；
（3）电解过程中析出锌的电极上[Zn（NH₃）₄]²⁺ 得电子发生还原反应；
（4）SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，发生氧化还原反应生成一氧化氮和硫酸钡，据此写离子方程式；
（5）由图2可知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol  ①
                   CO₂（g）=CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+282KJ/mol  ②
                    H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol ③
依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；

解答 解：（1）NH₃分子中氮原子与氢原子形成三对共用电子对，另外还有一对孤电子对，所以NH₃的空间构型是三角锥形，因为氨分子之间能形成氢键，所以氨气易液化，
故答案为：三角锥形；氨分子之间能形成氢键；
（2）ZnO属于两性氧化物，ZnO与NaOH溶液反应生成偏锌酸钠和水，反应方程式为2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O，
故答案为：2NaOH+ZnO=Na₂ZnO₂+H₂O；
（3）电解过程中析出锌的电极上[Zn（NH₃）₄]²⁺ 得电子发生还原反应，电极反应式为[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑，
故答案为：[Zn（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑；
（4）SO₂可用Ba（NO₃）₂溶液吸收，发生氧化还原反应生成一氧化氮和硫酸钡，反应的离子方程式为3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案为：3SO₂+2H₂O+2NO₃^-+3Ba²⁺=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（5）由图2可知：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-846.3KJ/mol  ①
                   CO₂（g）=CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=+282KJ/mol  ②
                    H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8KJ/mol ③
将①+②-③×3可得：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=（-846.3KJ/mol）+（+282KJ/mol  ）-（-241.8KJ/mol ）×3=+161.1 kJ•mol^-1，所以CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO（g）和H₂（g）的热化学方程式为CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+161.1 kJ•mol^-1；

点评 本题考查了热化学方程式书写方法、化学方程式和电极方程式的书写，掌握基础是关键，题目难度中等．