Question

硝酸是一種重要的化工原料，工業(yè)上一般以氨氣為原料來制備硝酸．請回答：
（1）氨氣催化氧化的化學(xué)方程式為______．
（2）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣，目前科學(xué)家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮的氧化物還原為氮氣和水，反應(yīng)機理為：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
則甲烷直接將NO₂還原為N₂的熱化學(xué)方程式為：______．
（3）氨氣若在純氧中燃燒，則發(fā)生反應(yīng)為4NH₃+3O₂

點燃  .

2N₂+6H₂O，科學(xué)家利用此原理，設(shè)計成氨氣-氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極是______（填“正極”或“負(fù)極”）；堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為______．
（4）制得的硝酸可以跟金屬銅反應(yīng)生成硝酸銅溶液，用石墨電極電解該硝酸銅溶液，則電解過程中陽極的電極反應(yīng)式為______．

Answer 1

（1）NH₃與O₂在催化劑、加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成NO和H₂O：4NH₃+5O₂

催化劑  .

加熱

4NO+6H₂O，故答案為：4NH₃+5O₂

催化劑  .

加熱

4NO+6H₂O；
（2）①CH₄（g）+4NO₂（g）→4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ?mol^-1
    ②CH₄（g）+4NO（g）→2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律（①+②）×

1

2

，得：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol，故答案為：CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol；
（3）燃料電池中，燃料做負(fù)極，則通入氨氣的電極是負(fù)極，堿性條件下，總反應(yīng)：4NH₃+3O₂

點燃  .

2N₂+6H₂O，正極的電極反應(yīng)：3O₂↑+6H₂O+12e^-=12OH^-，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：
4NH₃+12OH^--12e=2N₂+12H₂O，故答案為：負(fù)極；4NH₃+12OH^--12e=2N₂+12H₂O；
（4）Cu（NO₃）₂溶液中銅離子的放電能力大于氫離子的放電能力，所以銅離子先放電；氫氧根離子的放電能力大于硝酸根離子的放電能力，所以氫氧根離子先放電．陽極上失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以氫氧根離子在陽極上失電子生成氧氣：4OH^--4e^-=O₂+2H₂O；陰極上得電子，反應(yīng)還原反應(yīng)，所以銅離子的陰極上得電子生成銅：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：4OH^--4e^-=O₂+2H₂O．