Question

3．碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用．
（1）以CO₂与NH₃为原料可合成化肥尿素[化学式为CO（NH₂）₂]．已知：
①2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂ NH₄（s）△H=-l59.5kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=116.5kJ•mol^-1
③H₂O（1）=H₂O（g）△H=44.0kJ•mol^-1
写出CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98KJ/mol
（2）以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点，已知氨燃料电池使用的电解质溶液是2mol•L^-1的KOH溶液，电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．该电池负极的电极反应式为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．
（3）常温下，0.10mol•L^-l的NH₄Cl溶液pH为5，则一水合氨的电离常数K_b=10^-5．
（4）用NH₃催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染．
①写出氨气消除NO污染的化学方程式4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$5N₂+6H₂O．
②NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如图所示．该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．该电池放电时NO₃^-向左侧迁移（填“左”或“右”）．

Answer 1

分析 （1）由已知热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式；
（2）由反应可知，负极上氨气失去电子生成氮气；
（3）因为NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，pH=5，$\sqrt{0.1×\frac{Kw}{kb}}$=10^-5；
（4）①根据反应物和生成物写出化学方程式；
②据题意，根据通入气体判断两极，书写电极反应式；阴离子向负极移动．

解答 解：（1）①2NH₃（g）+CO₂（g）→NH₂CO₂ NH₄（s）-l59.47kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）→CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）+116.49kJ•mol^-1
③H₂O（l）→H₂O（g）+88.0kJ•mol^-1
依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO₂与NH₃合成尿素和液态水的热化学反应方程式为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98KJ/mol；
故答案为：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98KJ/mol；
（2）电池反应为：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．该电池负极是氨气失电子生成氮气，负极的电极反应式为2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
故答案为：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；
（3）NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，pH=5，$\sqrt{0.1×\frac{Kw}{kb}}$=10^-5，即Kb=10^-5，故答案为：10^-5；
（4）①反应物为NH₃和NO，发生氧化还原反应，可得到产物为：N₂和H₂O，化学方程式为：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$5N₂+6H₂O，
故答案为：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$5N₂+6H₂O；
②据题意，通O₂一极为正极，电极反应式为O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一极为负极，电极反应为：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，阴离子向负极移动，则NO₃^-向I极移动，即向左侧移动，
故答案为：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；左．

点评 本题考查原电池及反应热计算、Kb计算等，综合性较强，为高频考点，侧重分析及计算能力的考查，把握原电池原理、电极反应为解答的关键，题目难度不大．