Question

（2013?德州模擬）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方程式為

4NH₃+5O₂

催化劑  .

加熱

4NO+6H₂O

．
（2）硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣，目前科學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的熱化學方程式為：

CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol

．
（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

負極

（填“正極”或“負極”）；堿性條件下，該電極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

4NH₃+12OH^--12e=2N₂+12H₂O

．
（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

4OH^--4e^-=O₂+2H₂O

．

Answer 1

分析：（1）NH₃與O₂在催化劑、加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成NO和H₂O；
（2）根據(jù)蓋斯定律來書寫熱化學方程式；
（3）根據(jù)燃料電池中，燃料做負極，氧氣作正極，負極的電極反應(yīng)=總反應(yīng)-正極的電極反應(yīng)；
（4）根據(jù)離子的放電順序及反應(yīng)類型書寫．

解答：解：（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，燃料做負極，則通入氨氣的電極是負極，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^-，負極的電極反應(yīng)式為：
4NH₃+12OH^--12e=2N₂+12H₂O，故答案為：負極；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．

點評：本題主要考查了熱化學方程式的書寫、電極反應(yīng)的書寫，難度不大，根據(jù)課本知識即可完成．