Question

6．氨氣是一種重要的物質(zhì)，可用于制取化肥和硝酸等．
（1）工業(yè)合成氨的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol

	N-H	H-H	N≡N
斷開(kāi)1mol化學(xué)鍵需要吸收的能量/kJ	a	436	946

表中a為391kJ．
（2）合成按原料中的H₂可用CO在高溫下與水蒸氣反應(yīng)制得．
已知在25℃、101kPa下：
Ⅰ2C（石墨，s）+O₂（g）═2CO（g）△H₁=-222kJ/mol
Ⅱ2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-242kJ/mol
ⅢC（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol
①25℃、101kPa下CO與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H₂的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₄=-162kJ/mol．
②根據(jù)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ反應(yīng)下列說(shuō)法正確的是a（選填選項(xiàng)字母）．
a．由反應(yīng)Ⅱ可以推知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₄，則△H₄小于△H₂
b．反應(yīng)Ⅲ的反應(yīng)熱等于O₂分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)所吸收的總能量與CO₂分子中化學(xué)鍵形成時(shí)所釋放的總能量的差
（3）有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl-NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池．請(qǐng)寫(xiě)出該電池的正極反應(yīng)式N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．

Answer 1

分析 （1）焓變等于反應(yīng)物中鍵能之和減去生成物中鍵能之和，以此來(lái)解答；
（2）①Ⅰ2C（石墨，s）+O₂（g）═2CO（g）△H₁=-222kJ/mol
Ⅱ2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-242kJ/mol
ⅢC（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol，Ⅲ-$\frac{Ⅰ}{2}-\frac{Ⅱ}{2}$得CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g），據(jù)此進(jìn)行分析；
②水蒸氣生成液態(tài)水時(shí)放出熱量；
焓變=反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量；
（3）N₂在正極發(fā)生還原反應(yīng)生成NH₄⁺，以此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）由N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1及表格數(shù)據(jù)可知，946kJ+3×436kJ-6a=-92kJ，解得a=391kJ，
故答案為：391kJ；
（2）①Ⅰ2C（石墨，s）+O₂（g）═2CO（g）△H₁=-222kJ/mol
Ⅱ2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-242kJ/mol
ⅢC（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₃=-394kJ/mol，Ⅲ-$\frac{Ⅰ}{2}-\frac{Ⅱ}{2}$得CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₄=-162kJ/mol，故CO與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H₂的熱化學(xué)方程式為CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₄=-162kJ/mol，
故答案為：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H₄=-162kJ/mol；
②液態(tài)水變成水蒸氣需要吸收能量，所以生成水蒸氣比生成液態(tài)水放出的熱量少，故則△H₄小于△H₂，故a正確；
該反應(yīng)的反應(yīng)熱等于O₂分子和碳中化學(xué)鍵斷裂時(shí)所吸收的總能量與CO₂分子中化學(xué)鍵形成時(shí)所釋放的總能量的差，故b錯(cuò)誤，
故答案為：a；
（3）以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl-NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制取新型燃料電池，N₂在正極發(fā)生還原反應(yīng)生成NH₄⁺，電極反應(yīng)式為N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺，
故答案為：N₂+6e^-+8H⁺=2NH₄⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)熱與焓變，物質(zhì)狀態(tài)與所含能量多少的關(guān)系、原電池電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)，題目難度不大．