Question

14．（1）合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.2kJ•mol^-1
已知合成氨反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物的反應(yīng)，在某一定條件下，N₂的轉(zhuǎn)化率僅為10%，要想通過(guò)該反應(yīng)得到92.2kJ的熱量，至少在反應(yīng)混合物中要投放N₂的物質(zhì)的量為10 mol．
（2）肼（N₂H₄）-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空氣燃料電池放電時(shí)：正極的電極反應(yīng)式：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，負(fù)極的電極反應(yīng)式：N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑．
（3）如圖是一個(gè)電解過(guò)程示意圖．
①鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)式是：Cu²⁺+2e^-═Cu
②假設(shè)使用肼-空氣燃料電池作為該過(guò)程中的電源，銅片質(zhì)量變化為128g，則肼-空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣112L（假設(shè)空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%；Cu相對(duì)原子質(zhì)量：64）．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)熱與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，熱化學(xué)方程式中的△H是指反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化時(shí)的△H；
（2）肼-氧氣堿性燃料電池中，負(fù)極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮?dú)猓?br />（3）①鋅為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)生成銅；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算需要空氣的體積．

解答 解：（1）在N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ•mol^-1反應(yīng)中的△H是指1molN₂（g）與3nolH₂（g）完全轉(zhuǎn)化為2molNH₃（g）時(shí)放出的熱量，要想通過(guò)該反應(yīng)得到92.2kJ的熱量，需要1molN₂（g）參加反應(yīng)，若₂的轉(zhuǎn)化率為10%，需加入的N₂（g）的物質(zhì)的量為$\frac{1mol}{0.1}$=10mol，
故答案為：10；
（2）肼-氧氣堿性燃料電池中，負(fù)極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮?dú)猓�電極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（3）①鋅為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，電極方程式為Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
②電解硫酸銅溶液時(shí)，銅電極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，當(dāng)銅片的質(zhì)量變化128g，失去電子的物質(zhì)的量=$\frac{128g}{64g/mol}$×2=4mol，
1mol氧氣生成-2價(jià)氧元素得到4mol電子，則需要空氣的體積=$\frac{\frac{4mol}{4}×22.4L/mol}{20%}$=112L，
故答案為：112．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱與能量變化、原電池和電解池原理，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力，注意把握題給信息，根據(jù)各個(gè)電極上得失電子書寫電極反應(yīng)，再結(jié)合電極反應(yīng)式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，題目難度中等．