Question

【題目】液氨作為一種潛在的清潔汽車燃料，它在安全性、價格等方面較化石燃料和氫燃料有著較大的優勢。請回答下列問題：

Ⅰ.已知反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的活化能Ea1=akJ/mol，相關化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	H-H	N≡N	N-H
鍵能/kJ·mol-1	436	946	391

(1)反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能Ea2=______kJ/mol(用含a的代數式表示)；

(2)已知：

① 4NH3(g)+3O2(g)＝2N2(g)+6H2O(l) △H1

② 4NH3(g)+5O2(g)＝4NO(g)+6H2O(l) △H2

③ 4NH3(g)+6NO(g)＝5N2(g)+6H2O(l) △H3

則△H1、△H2、△H3三者之間的關系為：△H3= ______________ ；

Ⅱ.利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成，電池工作時MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子，工作原理如圖所示。

(3)負極的電極反應式為_______________；

(4)當電路中通過3mol電子時，可產生氨氣的體積(標況下)為_______L；正極區中n(H+)______(填“增加”、“減少”或“不變”)；

(5)該裝置在高溫下不能正常工作，原因是_____。

Answer 1

【答案】(a+92) MV+ -e- ＝MV2+ 22.4 不變 高溫下氫化酶會失去催化活性

【解析】

Ⅰ.(1)△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能，可以算出反應熱，焓變等于正逆反應的活化能之差，且物質的量與能量成正比。

(2)根據蓋斯定律進行計算；

Ⅱ.生物燃料電池的工作原理是N2+3H22NH3，其中N2在正極區得電子發生還原反應，H2在負極區失電子發生氧化反應，原電池工作時陽離子向正極區移動，據此分析判斷。

Ⅰ.(1)N2(g)+3H2 (g)2NH3(g)△H=反應物總鍵能-生成物總鍵能=(946+436×3)kJmol-1-(6×391)kJmol-1=-92 kJmol-1，合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的活化能Ea1=akJ/mol，氨分解的活化能Ea2，則有△H= Ea1- Ea2=-92 kJmol-1，所以Ea2=(a+92) kJmol-1，故答案為：(a+92)；

(2)已知：① 4NH3(g)+3O2(g)＝2N2(g)+6H2O(l) △H1

② 4NH3(g)+5O2(g)＝4NO(g)+6H2O(l) △H2

根據蓋斯定律可知反應③=①-②，所以△H3=，故答案為：；

Ⅱ.(3)負極區發生氧化反應，電極上的反應為：MV+ -e- ＝MV2+，故答案為：MV+ -e- ＝MV2+；

(4)負極區氫氣在氫化酶的作用下發生氧化反應，反應式為H2+2MV2+═2H++2MV+，正極區得電子發生還原反應，生成NH3，發生反應：N2+6H++6MV+═6MV2++2NH3，根據反應可知轉移6mol電子時生成2mol氨氣，負極區產生6mol氫離子進入正極區，同時正極區消耗6mol氫離子，故氫離子總量不變，當電路中通過3mol電子時，可產生氨氣的體積(標況下)為22.4L，正極區中n(H+)不變，故答案為：22.4；不變；

(5)高溫條件下會導致氫化酶失活，故答案為：高溫下氫化酶會失去催化活性。