Question

硝酸工业的基础是氨的催化氧化，在催化剂作用下发生如下反应：
①4NH₃（g）+5O₂（g）?4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905kJ/mol     ①主反应
②4NH₃（g）+3O₂（g）?2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1268kJ/mol    ②副反应
有关物质产率与温度的关系如甲图．

（1）由反应①②可知反应③N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）的反应热△H=

+181.5kJ/mol

（2）由图甲可知工业上氨催化氧化生成 NO时，反应温度最好控制在

780～840℃

（3）用Fe₃O₄制备Fe（NO₃）₃溶液时，需加过量的稀硝酸，原因一：将Fe₄O₃中的Fe²⁺全部转化为Fe³⁺，原因二：

溶液中铁离子水解Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，过量的硝酸抑制Fe³⁺的水解

（用文字和离子方程式说明）．
（4）将NH₃通入NaClO溶液中，可生成N₂H₄，则反应的离子方程式为

2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O

．
（5）依据反应②可以设计成直接供氨式碱性燃料电池（如乙图所示），则图中A为

负极

（填“正极”或“负极”），电极方程式为

2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O

．

Answer 1

分析：（1）由盖斯定律，①-②可得目标热化学方程式，据此计算；
（2）从转化率的大小与温度的关系选择反应的适宜温度；
（3）铁离子水解，过量的硝酸抑制Fe³⁺的水解；
（4）NH₃通入NaClO溶液中，生成N₂H₄，N元素的化合价升高，故Cl元素的化合价应降低，有氯离子生成，根据元素守恒与电荷守恒可知，还有水生成，配平书写方程式；
（5）由图可知，A极通入的为氨气，发生氧化反应，为负极，氨气在碱性条件下放电生成氮气与水．

解答：解：（1）由盖斯定律，（①-②）×

1

2

可得N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），故△H=

1

2

×[（-905kJ/mol）-（-1258kJ/mol）]=+181.5 kJ/mol，
故答案为：+181.5 kJ/mol；
（2）从图象可以看在，反应温度在780～840℃，NO的产率最大，故选择780～840℃，
故答案为：780～840℃；
（3）溶液中铁离子水解Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，过量的硝酸抑制Fe³⁺的水解，
故答案为：溶液中铁离子水解Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，过量的硝酸抑制Fe³⁺的水解；
（4）NH₃通入NaClO溶液中，生成N₂H₄，N元素的化合价升高，故Cl元素的化合价应降低，有氯离子生成，根据元素守恒与电荷守恒可知，还有水生成，配平后离子方程式为：2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O，
故答案为：2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（5）由图可知，A极通入的为氨气，发生氧化反应，为负极，氨气在碱性条件下放电生成氮气与水，电极反应式为：2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O，
故答案为：负极；2NH₃-6e^-+6OH^-=N₂+6H₂O．

点评：本题考查反应热的计算、化学平衡条件控制、盐类水解、氧化还原反应、原电池等，题目较为综合，（4）中注意利用电子转移守恒判断产物，（5）注意观察装置，结合总反应方程式解答，可以利用总反应式减去正极反应式书写．