Question

工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）回答下列问题：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g），△H=+180.5kJ/mol
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g），△H=-905kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g），△H=-483.6kJ/mol
则N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）的△H=

 

．
（2）（NH₄）₂SO₃和NH₄HSO₄是两种化工原料．
①对于（NH₄）₂SO₃溶液，某同学写出了如下的正确关系式：2[c（S

O

2- 3

）+c（HS

O

- 3

）+c（H₂SO₃）]=c（N

H

+ 4

）+c（NH₃?H₂O）
该同学的依据是：

 

；
⑦写出NH₄HSO₄溶液中离子浓度由大到小的顺序：

 

．
（3）甲烷--空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%-30%的KOH溶液．现用甲烷--空气燃料电池进行下图所示实验（其中a、b均为碳棒）：

①Zn片上发生的电极反应式：

 

；
②a电极的电极反应式

 

．

Answer 1

分析：（1）根据盖斯定律计算化学反应的焓变；
（2）①根据原子守恒思想以及离子之间的量的关系来回答；
②根据溶液中存在的离子以及其酸碱性知识来判断；
（3）燃料电池是燃料跟O₂（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱（如KOH）溶液，燃料气体通入的是原电池的负极失电子发生氧化反应，氧气通入的是正极发生还原反应，根据燃料电池的正负极判断电解池的阴阳极，即电解池的工作原理来回答．

解答：解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g），△H=180.5kJ/mol
②4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g），△H=-905kJ/mol
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g），△H=-483.6kJ/mol
由盖斯定律，①+③×

3

2

-②×

1

2

得，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g），△H=-92.4kJ/mol，
故答案为：-92.4kJ/mol；
（2）①在亚硫酸铵中，存在2[c（SO₃^2-）+c（HSO₃^-）+c（H₂SO₃）]=c（NH₄⁺）+c（NH₃?H₂O），是根据氮元素以及硫元素守恒得出的，
故答案为：原子守恒以及亚硫酸铵中氮硫原子个数之比是2：1；
②硫酸氢铵溶液中能完全电离出铵根离子、氢离子以及硫酸根离子，溶液显示酸性，铵根离子会水解，溶液中还存在水的电离平衡，
故答案为：c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）；
（3）①通入甲烷的一极a为负极发生氧化反应，电极反应为CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，通氧气的电极b为正极，正极反应为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-；总化学方程式为：CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，所以Zn电极是阴极，Cu电极是阳极，Zn片上发生的电极反应式为：Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案为：Cu²⁺+2e^-═Cu；
②负电极的电极反应式为：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O．

点评：本题是一道关于热化学、电化学知识的综合考查题，注意知识的归纳和整理是解题的关键，难度不大．