Question

12．已知氮元素有多種化合價(jià)，如：-3、0、+1、+2、+3、+4、+5．
（1）下表是硝酸與某種金屬M(fèi)在某些條件下反應(yīng)所得還原產(chǎn)物的關(guān)系：

硝酸	硝酸濃度大于10mol/L	硝酸濃度為6.6～10mol/L、加熱	硝酸濃度為6.6～10mol/L
還原產(chǎn)物	NO2	NO2	NO2
硝酸	硝酸濃度為0.1～6.6mol/L、加熱	硝酸濃度0.1～6.6mol/L	硝酸濃度0.1mol/L
還原產(chǎn)物	NO	NO2、N2	NH4NO3

通過(guò)分析上表，金屬鋅與某濃度的硝酸反應(yīng)時(shí)，若無(wú)氣體產(chǎn)生，則此化學(xué)反應(yīng)中被還原的硝酸與參加反應(yīng)的硝酸物質(zhì)的量之比是1：10．
（2）以氨作為燃料的固體氧化物（含有O^2-，接觸面可讓O^2-通過(guò)）燃料電池，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)、能量效率高、無(wú)污染等特點(diǎn)，另外氨氣含氫量高，不含碳，易液化，方便運(yùn)輸和貯存，是很好的氫源載體．其工作原理如圖所示
①負(fù)極為a（選填“a”或“b”）．
②該電池工作時(shí)的總反應(yīng)為4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．
③固體氧化物作為電池工作的電解質(zhì)，O^2-移動(dòng)方向?yàn)橛呻姌Ob向電極a移動(dòng)（選填“由電極a向電極b”或“由電極b向電極a”）．
④該電池工作時(shí)，在圖中所給的接觸面上發(fā)生的電極反應(yīng)為：2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）金屬鋅與某濃度的硝酸反應(yīng)時(shí)，若無(wú)氣體產(chǎn)生，應(yīng)生成硝酸鋅和硝酸銨，依據(jù)元素化合價(jià)變化和電子守恒計(jì)算得到；
（2）①根據(jù)無(wú)污染的特點(diǎn)可知反應(yīng)為2NH₃+3O₂=N₂+6H₂O，通入氨氣的一極為負(fù)極；
②以氨作為燃料的固體氧化物（含有O^2-，接觸面可讓O^2-通過(guò)）燃料電池，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)、能量效率高、無(wú)污染等特點(diǎn)，說(shuō)明氨氣和氧氣反應(yīng)生成氮?dú)夂退��?br />③陰離子向負(fù)極移動(dòng)；
④負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氨氣被氧化生成氮?dú)�，結(jié)合電荷守恒和電子守恒書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)；

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，硝酸濃度或溫度不同，硝酸的含有產(chǎn)物不同，金屬鋅與某濃度的硝酸反應(yīng)時(shí)，無(wú)氣體產(chǎn)生，應(yīng)生成硝酸鋅和硝酸銨，反應(yīng)的方程式為4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+NH₄NO₃+H₂O，可知反應(yīng)中被還原的硝酸與 參加反應(yīng)的硝酸物質(zhì)的量之比是1：10，
故答案為：1：10；
（2）①根據(jù)無(wú)污染的特點(diǎn)可知反應(yīng)為2NH₃+3O₂=N₂+6H₂O，通入氨氣的一極為負(fù)極，a為負(fù)極，b為正極，故答案為：a；
②根據(jù)無(wú)污染的特點(diǎn)可知反應(yīng)為4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，故答案為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O；
③通入氨氣的一極為負(fù)極，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，即由電極b向電極a移動(dòng)，故答案為：由電極b向電極a移動(dòng)；
④在接觸面上發(fā)生的反應(yīng)為負(fù)極反應(yīng)，氨氣被氧化生成氮?dú)�，電極方程式為2NH₃+3O ^2--6e^-=N₂+3H₂O，
故答案為：2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O；

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應(yīng)的計(jì)算，硝酸的性質(zhì)以及電化學(xué)知識(shí)，綜合考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，為高考高頻考點(diǎn)和常見(jiàn)題型，難度中等，注意電極方程式的書(shū)寫(xiě)．