Question

氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业以及制造硝酸、铵盐和纯碱等的原料．
（1）以氨为燃料可以设计制造氨燃料电池，因产物无污染，在很多领域得到广泛应用．若以惰性材料为电极，KOH溶液作电解质溶液时，负极发生的电极反应为

 

．
科学家采用质子高导电性的SCY陶瓷（可传递H⁺）实现了低温常压下高转化率的电化学合成氨，其实验
原理示意图如图1所示，则阴极的电极反应式是

 

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（2）NH₄HSO₄在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛，现向100mL0.1mol?L-1NH₄HSO₄溶液中滴加0.1mol?L-1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示．试分析图中a、b、c、d、e五个点．
①a点溶液的pH的取值范围是

 

，此时溶液中水电离出的c（H⁺）

 

1×10^-2 mol/L，b点时，溶液呈酸性的原因是

 

（用化学用语表示）；
②在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是

 

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Answer 1

考点：酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）碱性燃料电池中，负极上燃烧失电子发生氧化反应；阴极是氮气得到电子发生还原反应；
（2）①a、b、c、d、e五个点，根据反应量的关系，a点是100mL0.1mol?L^-1NH₄HSO₄溶液的PH，b点是氢氧化钠和硫酸氢铵溶液中氢离子恰好反应，恰好消耗完H⁺，溶液中只有（NH₄）₂SO₄与Na₂SO₄；c点是溶液PH=7
②c点溶液呈中性，则溶液含有（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄、NH₃?H₂O三种成分．

解答： 解：（1）碱性燃料电池中，负极上燃烧失电子发生氧化反应，所以该原电池中负极上氨气失电子和氢氧根离子反应生成氮气和水，电极反应式为2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，阴极是氮气得电子发生还原反应，所以电极反应方程式为：N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃，
故答案为：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O；N₂+6e^-+6H⁺=2NH₃；
（2）①a、b、c、d、e五个点，a点是100mL0.1mol?L^-1NH₄HSO₄溶液的PH，铵根离子水解显酸性，氢离子对水解起到抑制作用，所以a＜1，此时溶液中水电离出的c（H⁺）＜10^-2mol/L，根据反应量的关系，b点恰好消耗完H⁺，溶液中只有（NH₄）₂SO₄与Na₂SO₄，溶液中发生水解反应的离子是NH₄⁺，NH₄⁺+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺，铵根离子水解溶液显酸性；
故答案为：＜1；＜；NH₄⁺；
②c点溶液呈中性，即溶液含有（NH₄）₂SO₄、Na₂SO₄、NH₃?H₂O三种成分，b点时c（Na⁺）=c（SO₄^2-），b点时c（Na⁺）＞c（SO₄^2-），根据N元素与S元素的关系，可以得出c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺），故c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺），
故答案为：c（Na⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）=c（H⁺）．

点评：本题考查了电解质溶液中离子浓度大小分析判断，盐类水解的理解应用，注意图象的变化特征分析，掌握基础是关键，题目难度中等．