Question

18．（1）镍氢碱性充电电池被誉为“绿色化学电源”，充、放电时的反应：2Ni（OH）₂$?_{放电}^{充电}$2NiOOH+H₂．放电时，正极的电极反应式为NiOOH+e^-+H₂O=Ni（OH）₂+OH^-，充电时，该电极应与电源的正（填“正”或“负”）极相连．
（2）氨在氧气中燃烧，生成水和氮气．已知：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；△H=-572kJ•mol^-1
则氨在氧气中燃烧生成液态水和氮气时的热化学方程式为：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；△H=-1531.2kJ•mol^-1．
（3）研究表明工业上合成氨反应（N₂+3H₂$?_{高温高压}^{催化剂}$2NH₃）在25℃、400℃的平衡常数分别为5×10⁵和200．
①合成氨是放热反应（填“放热”或“吸热”）．
②合成氨选择400～500℃的原因是：加快反应速率，催化剂活性最大．
③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，如表中为各物质在不同时刻的浓度．

时间/min	c（N2）/mol•L-1	c（H2）/mol•L-1	c（NH3）/mol•L-1
0	0.6	1.8	0
5	0.48	X	0.24
10	0.26	0.78	0.68

0～5min，H₂的平均反应速率=0.072mol/（L•min）．反应在5分钟时，条件发生了改变，改变的条件可能是a（填序号）．
a．使用催化剂  b．降低温度  c．增加氢气的浓度  d．分离出NH₃
（4）在-50℃时，液氨中存在电离平衡NH₃（l）?NH₄⁺+NH₂^-，离子积常数K=c（NH⁺₄）•c（NH₂^-）．若一定条件下，平衡时c（NH₂^-）=1×10^-15 mol•L^-1，下列说法正确的是b．
a．在液氨中加入NaNH₂，液氨的离子积常数增大b．此温度下液氨的离子积常数为1×10^-30c．液氨在-50℃的电离程度比常温下纯水的大
（5）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压，高铁电池的总反应为：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O$?_{充电}^{放电}$3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH，下列叙述正确的是AB（填字母）．
A．放电时负极反应为：Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂
B．充电时阳极反应为：Fe（OH）₃+5OH^--3e^-═FeO₄^2-+4H₂O
C．放电时每转移3mol电子，正极有1mol K₂FeO₄被氧化．

Answer 1

分析 （1）放电时，该装置是原电池，正极上得电子发生还原反应，充电时，该电极应与电源的正极相连；
（2）根据盖斯定律进行判断；
（3）①升高温度，化学平衡常数降低，反应是放热的，反之是吸热的；
②温度越高，反应速率越快，再结合催化剂活性进行分析；
③先计算氮气的反应速率，再根据氮气和氢气之间的关系计算氢气的反应速率；先计算5min时氢气的浓度，根据氮气、氢气和氨气浓度变化确定反应条件；
（4）a．离子积常数只与温度有关；
b．K=c（NH₄⁺）•c（NH₂^-）；
c．根据水的电离程度确定液氨的电离程度；
（5）A、放电时，负极上发生失电子的氧化反应；
B、充电时阳极反应为：Fe（OH）₃-3e^-+5OH^-=FeO₄^2-+4H₂O；
C、放电时正极转化为：FeO₄^2-→Fe（OH）₃，1molK₂FeO₄被还原要得到3mol电子．

解答 解：（1）放电时，正极上NiOOH得电子和水反应生成氢氧化镍和氢氧根离子，电极反应式为：NiOOH+e^-+H₂O=Ni（OH）₂+OH^-，充电时，该电极应与电源的正极相连，
故答案为：NiOOH+e^-+H₂O=Ni（OH）₂+OH^-，正；
（2）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；△H=-92.4kJ•mol^-1①
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）；△H=-572kJ•mol^-1②
将方程式②×3-①×2得目标方程式，4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；△H=-1531.2kJ•mol^-1，
故答案为：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）；△H=-1531.2kJ•mol^-1；
（3）①升高温度，化学平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，故答案为：放热；
②温度越高，反应速率越大，且在400～500℃时催化剂活性最大，所以选择400～500℃，
故答案为：加快反应速率，催化剂活性最大；
③0～5min，N₂的平均反应速率v（N₂）=$\frac{（0.6-0.48）mol/L}{5min}$=0.024mol/L．min，v（H₂）=3v（N₂）=0.072mol/Lmin，5-10min，氮气浓度的改变量大于前5min的改变量，说明反应速率增大，氮气的浓度在逐渐降低而反应速率在增大，那么改变的条件只能是加入催化剂，故选a，
故答案为：0.072mol/（L•min），a；
（4）a．离子积常数只与温度有关，温度不变，离子积常数不变，故a错误；
b．此温度下c（NH₄⁺）=c（NH₂^-）=1×10^-15mol•L^-1，K=1×10^-30（mol•L^-1）²，故b正确；
c．液氨在-50℃的电离程度比常温下纯水的小，故c错误；
故选b；
（5）A、放电时负极发生失电子的氧化反应，电极反应为：Zn+2OH^--2e^-═Zn（OH）₂，故A正确；
B、充电时阳极发生失电子的氧化反应，电极反应为：Fe（OH）₃-3e^-+5OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，故B正确；
C、放电时正极转化为：FeO₄^2-→Fe（OH）₃，1mol K₂FeO₄被还原要得到3mol电子，故C错误；
故选AB．

点评 本题考查原电池原理、盖斯定律、化学平衡等知识点，会运用知识迁移的方法解答（4），难度不大．