Question

16．氨可用于制取氨水、液氮、氮肥（尿素、碳銨等）、硝酸、銨鹽、純堿等，因此被廣泛應用于化工、輕工、化肥、制藥、合成纖維、塑料等行業(yè)中，最重要的化工產(chǎn)品之一．
（1）實驗室制備氨氣的化學方程式2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（2）以甲烷為原料可制得合成氨氣用的氫氣．圖1是一定溫度、壓強下，
CH₄（g）與H₂O（g）反應生成CO（g）和2molH₂（g）的能量變化示意圖，寫出該反應的熱化學方程式CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=$\frac{3（{E}_{2}-{E}_{1}）}{2}$kJ•mol^-1 （△H用E₁、E₂、E₃表示）．
（3）已知N₂（g）+3H₂?2NH₃（g）△H=-94.4kJ•mol^-1，恒容時，體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如圖2所示，各時間段最終均達平衡狀態(tài)．
①在2L容器中發(fā)生反應，時段Ⅰ放出的熱量為94.4kJ．
②25min時采取的某種措施是將NH₃從反應體系中分離出去．
③時段Ⅲ條件下反應達平衡時NH₃的體積分數(shù)為10%．

（4）電化學降解氮的原理如圖3所示．
①電源正極為A（填A或B），陰極反應式為2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂+6H₂O
②當陽極產(chǎn)生氣體體積為11.2L時（標準狀況），通過質(zhì)子交換膜的H⁺的物質(zhì)的量2mol．

Answer 1

分析 （1）實驗室用氫氧化鈣和氯化銨在加熱條件下制取氨氣；
（2）該反應中生成2mol氫氣放出熱量為（E₂-E₁）kJ，則生成3mol氫氣放出熱量為$\frac{3（{E}_{2}-{E}_{1}）}{2}$kJ；
（3）①根據(jù)圖知，反應達到平衡狀態(tài)時生成氨氣的物質(zhì)的量=（1.00mol/L-0）×2L=2.00mol，生成2mol氨氣放出94.4kJ熱量；
②25min時，氫氣、氮氣濃度不變但氨氣濃度減�。�
③相同條件下不同氣體的體積分數(shù)等于其物質(zhì)的量分數(shù)也等于其物質(zhì)的量濃度分數(shù)；
（4）①根據(jù)圖知，Ag-Pt電極上硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應，則Pt電極上失電子發(fā)生氧化反應，Pt電極為陽極、Ag-Pt電極為陰極；酸性條件下，陰極上硝酸根離子得電子和氫離子反應生成氮氣和水；
②當陽極產(chǎn)生氣體體積為11.2L時，生成的n（O₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=0.5mol×4=2mol，生成n（H⁺）=4n（O₂）=4×0.5mol=2mol．

解答 解：（1）實驗室用氫氧化鈣和氯化銨在加熱條件下制取氨氣，反應方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）該反應中生成2mol氫氣放出熱量為（E₂-E₁）kJ，則生成3mol氫氣放出熱量為$\frac{3（{E}_{2}-{E}_{1}）}{2}$kJ，熱化學方程式為CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=$\frac{3（{E}_{2}-{E}_{1}）}{2}$kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=$\frac{3（{E}_{2}-{E}_{1}）}{2}$kJ•mol^-1；
（3）①根據(jù)圖知，反應達到平衡狀態(tài)時生成氨氣的物質(zhì)的量=（1.00mol/L-0）×2L=2.00mol，生成2mol氨氣放出94.4kJ熱量，故答案為：94.4kJ；
②25min時，氫氣、氮氣濃度不變但氨氣濃度減小，所以改變的條件是將NH₃從反應體系中分離出去，
故答案為：將NH₃從反應體系中分離出去；
③相同條件下不同氣體的體積分數(shù)等于其物質(zhì)的量分數(shù)也等于其物質(zhì)的量濃度分數(shù)，則氨氣體積分數(shù)=
$\frac{0.25}{0.25+0.50+0.75}$×100%=10%，
故答案為：10%；
（4）①根據(jù)圖知，Ag-Pt電極上硝酸根離子得電子發(fā)生還原反應，則Pt電極上失電子發(fā)生氧化反應，Pt電極為陽極、Ag-Pt電極為陰極；酸性條件下，陰極上硝酸根離子得電子和氫離子反應生成氮氣和水，所以A為電源正極，陰極反應式為2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂+6H₂O，
故答案為：A；2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂+6H₂O；
②當陽極產(chǎn)生氣體體積為11.2L時，生成的n（O₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=0.5mol×4=2mol，生成n（H⁺）=4n（O₂）=4×0.5mol=2mol，則轉(zhuǎn)移氫離子的物質(zhì)的量為2mol，故答案為：2．

點評 本題考查化學平衡計算、電解原理、蓋斯定律等知識點，側(cè)重考查學生分析、計算能力，正確分析圖象及靈活運用化學反應原理是解本題關(guān)鍵，難點是電解池中電極反應式的書寫．