Question

硝酸工業(yè)的基礎是氨的催化氧化，在催化劑作用下發(fā)生如下反應：
①4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol     ①主反應
②4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1268kJ/mol    ②副反應
有關物質產率與溫度的關系如甲圖．

（1）由反應①②可知反應③N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的反應熱△H=

+181.5kJ/mol

（2）由圖甲可知工業(yè)上氨催化氧化生成 NO時，反應溫度最好控制在

780～840℃

（3）用Fe₃O₄制備Fe（NO₃）₃溶液時，需加過量的稀硝酸，原因一：將Fe₄O₃中的Fe²⁺全部轉化為Fe³⁺，原因二：

溶液中鐵離子水解Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，過量的硝酸抑制Fe³⁺的水解

（用文字和離子方程式說明）．
（4）將NH₃通入NaClO溶液中，可生成N₂H₄，則反應的離子方程式為

2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O

．
（5）依據(jù)反應②可以設計成直接供氨式堿性燃料電池（如乙圖所示），則圖中A為

負極

（填“正極”或“負極”），電極方程式為

2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O

．

Answer 1

分析：（1）由蓋斯定律，①-②可得目標熱化學方程式，據(jù)此計算；
（2）從轉化率的大小與溫度的關系選擇反應的適宜溫度；
（3）鐵離子水解，過量的硝酸抑制Fe³⁺的水解；
（4）NH₃通入NaClO溶液中，生成N₂H₄，N元素的化合價升高，故Cl元素的化合價應降低，有氯離子生成，根據(jù)元素守恒與電荷守恒可知，還有水生成，配平書寫方程式；
（5）由圖可知，A極通入的為氨氣，發(fā)生氧化反應，為負極，氨氣在堿性條件下放電生成氮氣與水．

解答：解：（1）由蓋斯定律，（①-②）×

1

2

可得N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），故△H=

1

2

×[（-905kJ/mol）-（-1258kJ/mol）]=+181.5 kJ/mol，
故答案為：+181.5 kJ/mol；
（2）從圖象可以看在，反應溫度在780～840℃，NO的產率最大，故選擇780～840℃，
故答案為：780～840℃；
（3）溶液中鐵離子水解Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，過量的硝酸抑制Fe³⁺的水解，
故答案為：溶液中鐵離子水解Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，過量的硝酸抑制Fe³⁺的水解；
（4）NH₃通入NaClO溶液中，生成N₂H₄，N元素的化合價升高，故Cl元素的化合價應降低，有氯離子生成，根據(jù)元素守恒與電荷守恒可知，還有水生成，配平后離子方程式為：2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O，
故答案為：2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（5）由圖可知，A極通入的為氨氣，發(fā)生氧化反應，為負極，氨氣在堿性條件下放電生成氮氣與水，電極反應式為：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案為：負極；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

點評：本題考查反應熱的計算、化學平衡條件控制、鹽類水解、氧化還原反應、原電池等，題目較為綜合，（4）中注意利用電子轉移守恒判斷產物，（5）注意觀察裝置，結合總反應方程式解答，可以利用總反應式減去正極反應式書寫．