Question

16．氨可用于制取氨水、液氮、氮肥（尿素、碳铵等）、硝酸、铵盐、纯碱等，因此被广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料等行业中，最重要的化工产品之一．
（1）实验室制备氨气的化学方程式2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
（2）以甲烷为原料可制得合成氨气用的氢气．图1是一定温度、压强下，
CH₄（g）与H₂O（g）反应生成CO（g）和2molH₂（g）的能量变化示意图，写出该反应的热化学方程式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，恒容时，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图2所示，各时间段最终均达平衡状态．
①在2L容器中发生反应，时段Ⅰ放出的热量为94.4kJ．
②25min时采取的某种措施是将NH₃从反应体系中分离出去．
③时段Ⅲ条件下反应达平衡时NH₃的体积分数为10%．

（4）电化学降解氮的原理如图3所示．
①电源正极为A（填A或B），阴极反应式为2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂+6H₂O
②当阳极产生气体体积为11.2L时（标准状况），通过质子交换膜的H⁺的物质的量2mol．

Answer 1

分析 （1）实验室用氢氧化钙和氯化铵在加热条件下制取氨气；
（2）该反应中生成2mol氢气放出热量为（E₂-E₁）kJ，则生成3mol氢气放出热量为$\frac{3（{E}_{2}-{E}_{1}）}{2}$kJ；
（3）①根据图知，反应达到平衡状态时生成氨气的物质的量=（1.00mol/L-0）×2L=2.00mol，生成2mol氨气放出94.4kJ热量；
②25min时，氢气、氮气浓度不变但氨气浓度减小；
③相同条件下不同气体的体积分数等于其物质的量分数也等于其物质的量浓度分数；
（4）①根据图知，Ag-Pt电极上硝酸根离子得电子发生还原反应，则Pt电极上失电子发生氧化反应，Pt电极为阳极、Ag-Pt电极为阴极；酸性条件下，阴极上硝酸根离子得电子和氢离子反应生成氮气和水；
②当阳极产生气体体积为11.2L时，生成的n（O₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，转移电子物质的量=0.5mol×4=2mol，生成n（H⁺）=4n（O₂）=4×0.5mol=2mol．

解答 解：（1）实验室用氢氧化钙和氯化铵在加热条件下制取氨气，反应方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
（2）该反应中生成2mol氢气放出热量为（E₂-E₁）kJ，则生成3mol氢气放出热量为$\frac{3（{E}_{2}-{E}_{1}）}{2}$kJ，热化学方程式为CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=$\frac{3（{E}_{2}-{E}_{1}）}{2}$kJ•mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=$\frac{3（{E}_{2}-{E}_{1}）}{2}$kJ•mol^-1；
（3）①根据图知，反应达到平衡状态时生成氨气的物质的量=（1.00mol/L-0）×2L=2.00mol，生成2mol氨气放出94.4kJ热量，故答案为：94.4kJ；
②25min时，氢气、氮气浓度不变但氨气浓度减小，所以改变的条件是将NH₃从反应体系中分离出去，
故答案为：将NH₃从反应体系中分离出去；
③相同条件下不同气体的体积分数等于其物质的量分数也等于其物质的量浓度分数，则氨气体积分数=
$\frac{0.25}{0.25+0.50+0.75}$×100%=10%，
故答案为：10%；
（4）①根据图知，Ag-Pt电极上硝酸根离子得电子发生还原反应，则Pt电极上失电子发生氧化反应，Pt电极为阳极、Ag-Pt电极为阴极；酸性条件下，阴极上硝酸根离子得电子和氢离子反应生成氮气和水，所以A为电源正极，阴极反应式为2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂+6H₂O，
故答案为：A；2NO₃^-+10e^-+12H⁺=N₂+6H₂O；
②当阳极产生气体体积为11.2L时，生成的n（O₂）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，转移电子物质的量=0.5mol×4=2mol，生成n（H⁺）=4n（O₂）=4×0.5mol=2mol，则转移氢离子的物质的量为2mol，故答案为：2．

点评 本题考查化学平衡计算、电解原理、盖斯定律等知识点，侧重考查学生分析、计算能力，正确分析图象及灵活运用化学反应原理是解本题关键，难点是电解池中电极反应式的书写．