Question

19．利用N₂和H₂可以實現(xiàn)NH₃的工業(yè)合成，而氨又可以進一步制備硝酸，在工業(yè)上一般可進行連續(xù)生產．請回答下列問題：
（1）已知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
N₂（g）+3H₂（g）  2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol
寫出氨氣經催化氧化完全生成一氧化氮氣體和水蒸氣的熱化學方程式為4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.0kJ/mol．
（2）N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質和制備受到人們的關注．現(xiàn)以H₂、O₂、熔融鹽Na₂CO₃組成的燃料電池，采用電解法制備N₂O₅，裝置如圖所示，其中Y為CO₂．

寫出石墨I電極上發(fā)生反應的電極反應式H₂+CO₃^2---2e^-=CO₂+H₂O．
在電解池中生成N₂O₅的電極反應式為N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．
（3）以甲醇燃料電池為電源，用惰性電極電解飽和NaCl溶液時，每消耗0.2mol CH₃OH，陰極產生標況下氣體的體積為13.44L．

Answer 1

分析 （1）根據已知熱化學方程式和蓋斯定律計算，由蓋斯定律①×2-②×2+③×3得得到反應的焓變，寫出對應反應的熱化學方程式；
（2）燃料原電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，負極上燃料失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水；先根據化合價判斷生成N₂O₅的電極，N₂O₅中氮元素的化合價是+5價，而硝酸中氮元素也是+5價．因此應該在左側生成N₂O₅，即在陽極區(qū)域生成，再根據離子的放電順序寫出電極反應式；
（3）用惰性電極電解飽和NaCl溶液時，CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，每消耗0.2mol CH₃OH，轉移電子1.2mol，陰極電極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑，電子轉移為1.2mol，反應的氫氣物質的量為0.6mol，據此計算標準狀況下氣體的體積．

解答 解：（1）N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol       ①
        N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol       ②
        2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ/mol      ③
由蓋斯定律①×2-②×2+③×3得：4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=905.0kJ/mol；     
故答案為：4NH₃（g）+5O₂（g）=4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.0kJ/mol；  
（2）燃料原電池中，負極上燃料失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水，電極反應式為H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；
N₂O₅中氮元素的化合價是+5價，而硝酸中氮元素也是+5價．因此應該在左側生成N₂O₅，即在陽極區(qū)域生成，據電極反應離子放電順序可知：陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑的反應，則陽極為N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．
故答案為：H₂+CO₃^2--2e^-=CO₂+H₂O；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
（3）用該電池作電源，用惰性電極電解飽和NaCl溶液時，CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，每消耗0.2mol CH₃OH，轉移電子1.2mol，陰極電極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑，產生標況下氣體的體積=0.6mol×22.4L/mol=13.44L；
故答案為：13.44．

點評 本題主要考查了蓋斯定律、電解池的工作原理知識，原電池原理分析與計算，難度中等，會根據化合價的變化確定生成N₂O₅的電極，根據離子的放電順序寫出相應的電極反應式，掌握基礎是關鍵．