Question

氢气是一种清洁能源，也是一种重要的工业原料．
（1）氢气既能与氮气又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同．
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （g）△H=-483.6kJ/mol　　　　　　　　　　
3H₂ （g）+N₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
计算断裂1mol N≡N键需要能量

 

kJ，氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键键

 

（填“强”或“弱”），因此氢气与二者反应的条件不同．
（2）氢气是工业合成氨的原料气，而氨气可用于合成硝酸．已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO （g）△H=+180.8kJ/mol，写出氨气与氧气反应生成一氧化氮和气态水的热化学方程式

 

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（3）据报道，科学家在实验室已研制出在燃料电池的反应容器中，利用特殊电极材料以H₂
和O₂为原料制取过氧化氢的新工艺．原理如图2所示．请写出甲电极的电极反应式

 

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Answer 1

考点：有关反应热的计算,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）反应物总键能-生成物总键能=反应热，据此计算；键能越大，化学键越强；
（2）根据（1）中的热化学方程式，由盖斯定律构造目标热化学方程式；
（3）燃料电池的负极上是燃料发生失电子的氧化反应，确定正负极，然后确定甲电极作氧化剂，发生还原反应书写电极反应式．

解答： 解：（1）N≡N键能为x，则3×436kJ/mol+x-2×1173.2kJ/mol=-92.4kJ/mol，解得x=946kJ/mol，故断裂1mol N≡N键需要能量是946kJ，O=O键能是498kJ/mol，故氮气分子中化学键比氧气分子中的化学键强，
故答案为：946；强；
（2）已知：①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
②3H₂（g）+N₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
③N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.8kJ/mol
根据盖斯定律，③×2-②×2+①×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-904.4kJ/mol，
故答案为：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-904.4kJ/mol；
（3）由图可知，燃料电池的负极上是燃料发生失电子的氧化反应，燃料电池中H₂作还原剂，在负极发生反应，氧气为氧化剂在正极上发生电极反应为2H⁺+O₂+2e^-=H₂O₂，
故答案为：2H⁺+O₂+2e^-=H₂O₂．

点评：本题较为综合，涉及化学键键能计算、盖斯定律运用、原电池反应等知识，考查了学生分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．注意电极正负极的判断以及反应式的书写，注意燃料电池的负极上是燃料发生失电子的氧化反应．