Question

【題目】（1）工業上可在堿性溶液中通過電解的方法實現由N2制取NH3：

2N2+6H2O4NH3+3O2通入N2的一極是______（填“陰極”或“陽極”）陽極的電極反應式是_________________。

（2）有人設想尋求合適的催化劑和電極材料．以N2，H2為電極反應物；以HCl-NH4Cl為電解質榕液制取新型燃料電池。請寫出該電池的正極反應式________________。

（3）電解原理在化學工業中有著廣泛的應用。若用惰性電極電解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400mL，當陽極產生的氣體672mL（標準狀況下）時，溶液的c(H+)=_____（假設電解后溶液體積不變）。

（4）鐵、鋁是現代金屬材料的主角。

已知鋁的燃燒熱為1675kJ/mol，2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-822kJ/mol；

則2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △H=________；

Answer 1

【答案】 陰極 4OH--4e-=O2↑+2H2O N2+6e-+8H+=2NH4+ 0.1mol/L -2528kJ/mol

【解析】（1）反應中氮氣得到電子，所以通入N2的一極是陰極；陽極氫氧根失去電子轉化為氧氣，陽極的電極反應式是4OH--4e-=O2↑+2H2O。（2）該電池的正極氮氣得到電子結合氫離子轉化為銨根，因此正極反應式為N2+6e-+8H+=2NH4+。（3）電解混合溶液時，陽極上氯離子放電，電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑，0.04mol氯離子只能生成0.02mol氯氣，即448mL氯氣，轉移0.04mol電子，共生成672mL氣體，說明還有224mL氣體來自于水的電解，根據4OH--4e-=2H2O+O2↑知，生成224mL氧氣又轉移0.04mol電子，所以電解過程中一共轉移0.08mol電子，陰極上先銅離子放電，電極反應式為：Cu2++2e-=Cu，現有0.04mol銅離子恰好完全電解析出，由此可得整個過程中消耗了0.04mol氫氧根離子，根據水的電離方程式知，溶液中氫離子濃度為0.04mol，則氫離子濃度為0.1mol/L；（4）已知鋁的燃燒熱為1675kJ/mol，則①Al(s)+3/4O2(s)=1/2Al2O3(s)+2Fe(s) △H=-1675kJ/mol，②2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-822kJ/mol，則根據蓋斯定律可知①×2－②即得到2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △H=-2528kJ/mol。