Question

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

Answer 1

分析 （1）反應熱與化學計量數(shù)成正比，熱化學方程式中的△H是指反應物完全轉化時的△H；
（2）肼-氧氣堿性燃料電池中，負極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣；
（3）①鋅為陰極，發(fā)生還原反應生成銅；
②根據(jù)轉移電子相等計算需要空氣的體積．

解答 解：（1）在N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ•mol^-1反應中的△H是指1molN₂（g）與3nolH₂（g）完全轉化為2molNH₃（g）時放出的熱量，要想通過該反應得到92.2kJ的熱量，需要1molN₂（g）參加反應，若₂的轉化率為10%，需加入的N₂（g）的物質的量為$\frac{1mol}{0.1}$=10mol，
故答案為：10；
（2）肼-氧氣堿性燃料電池中，負極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極發(fā)生還原反應，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，銅電極上銅失電子發(fā)生氧化反應，當銅片的質量變化128g，失去電子的物質的量=$\frac{128g}{64g/mol}$×2=4mol，
1mol氧氣生成-2價氧元素得到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．

點評 本題考查反應熱與能量變化、原電池和電解池原理，側重于考查學生的分析能力，注意把握題給信息，根據(jù)各個電極上得失電子書寫電極反應，再結合電極反應式進行有關計算，題目難度中等．