Question

6．氨气是一种重要的物质，可用于制取化肥和硝酸等．
（1）工业合成氨的热化学方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol

	N-H	H-H	N≡N
断开1mol化学键需要吸收的能量/kJ	a	436	946

表中a为391kJ．
（2）合成按原料中的H₂可用CO在高温下与水蒸气反应制得．
已知在25℃、101kPa下：
Ⅰ2C（石墨，s）+O₂（g）═2CO（g）△H₁=-222kJ/mol
Ⅱ2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-242kJ/mol
ⅢC（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol
①25℃、101kPa下CO与水蒸气反应转化为H₂的热化学方程式为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₄=-162kJ/mol．
②根据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ反应下列说法正确的是a（选填选项字母）．
a．由反应Ⅱ可以推知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₄，则△H₄小于△H₂
b．反应Ⅲ的反应热等于O₂分子中化学键断裂时所吸收的总能量与CO₂分子中化学键形成时所释放的总能量的差
（3）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．

Answer 1

分析 （1）焓变等于反应物中键能之和减去生成物中键能之和，以此来解答；
（2）①Ⅰ2C（石墨，s）+O₂（g）═2CO（g）△H₁=-222kJ/mol
Ⅱ2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-242kJ/mol
ⅢC（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol，Ⅲ-$\frac{Ⅰ}{2}-\frac{Ⅱ}{2}$得CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），据此进行分析；
②水蒸气生成液态水时放出热量；
焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量；
（3）N₂在正极发生还原反应生成NH₄⁺，以此书写电极反应式．

解答 解：（1）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1及表格数据可知，946kJ+3×436kJ-6a=-92kJ，解得a=391kJ，
故答案为：391kJ；
（2）①Ⅰ2C（石墨，s）+O₂（g）═2CO（g）△H₁=-222kJ/mol
Ⅱ2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-242kJ/mol
ⅢC（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol，Ⅲ-$\frac{Ⅰ}{2}-\frac{Ⅱ}{2}$得CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₄=-162kJ/mol，故CO与水蒸气反应转化为H₂的热化学方程式为CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₄=-162kJ/mol，
故答案为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₄=-162kJ/mol；
②液态水变成水蒸气需要吸收能量，所以生成水蒸气比生成液态水放出的热量少，故则△H₄小于△H₂，故a正确；
该反应的反应热等于O₂分子和碳中化学键断裂时所吸收的总能量与CO₂分子中化学键形成时所释放的总能量的差，故b错误，
故答案为：a；
（3）以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池，N₂在正极发生还原反应生成NH₄⁺，电极反应式为N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，
故答案为：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．

点评 本题考查反应热与焓变，物质状态与所含能量多少的关系、原电池电极反应方程式的书写，题目难度不大．