Question

（Ⅰ）工業上合成氨是在一定條件下進行如下反應：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g），其部分工藝流程如下：






回答下列問題：
⑴已知：N₂(g)+O₂(g) =2NO(g)；△H=180.5kJ/mol
4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(g) ；△H=-905kJ/mol
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g) ；△H=-483.6kJ/mol
則N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）的△H=_________________。
（2）假如該廠生產的氨水的pH=a，加入相同體積的鹽酸時，溶液呈中性，則此鹽酸的pH_________14－a，此時c(NH₄⁺)________c(Cl^-)(填“大于”“小于”或“等于”)。
Ⅱ：（1）肼（N₂H₄）又稱聯氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。已知在101kPa
時，16.0gN₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮氣，放出熱量312kJ，寫出表示N₂H₄燃燒熱的熱化學方程式是                      。
（2）肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%—30%的KOH溶液。肼—空氣燃料電池放電時：
正極的電極反應式是                           。

負極的電極反應式                             。
（3）右圖是一個電化學過程示意圖。
①鋅片上發生的電極反應是                     。
②假設使用肼—空氣燃料電池作為本過程中的電源，
銅片的質量變化128g，則肼一空氣燃料電池理論
上消耗標準狀況下的空氣              L
（假設空氣中氧氣體積含量為20%）

Answer 1

（Ⅰ）（1）－92.4kJ/mol
（2）小于  等于
 
Ⅱ：（1） N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+H₂O(l);△H="-624kJ/mol                     "
（2）  O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-   ， N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O             
（3）  Cu²⁺ + 2e ^-=" Cu    " ，       112    

（Ⅰ）根據蓋斯定律可得：熱化學反應方程式N₂（g）+3H₂（g） 2NH₃（g）的△H=180.5kJ/mol+[-（-905kJ/mol×1/2）]+[-483.6kJ/mol×3/2]=－92.4kJ/mol
（2）當鹽酸的pH=14－a時，它與等體積的氨水發生中和反應，溶液一定呈堿性，因氨水的量明顯要過剩。現在要求二者中和反應后，混合液呈現中性，則鹽酸的濃度要大一點，故溶液的PH小于14－a；根據電荷守恒可知。c(H⁺)+c(NH₄⁺)=c(OH^-)+c(Cl^-)，現溶液呈中性，故c(H⁺)=c(OH^-)，得c(Cl^-)=c(NH₄⁺)。
（Ⅱ）（1）由16.0gN₂H₄完全燃燒放出熱量312kJ，可求出1mol肼完全燃燒所放出的熱量為624k，故表示它的燃燒熱的熱化學方程式為N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+H₂O(l);△H="-624kJ/mol"
（2）由肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池可知，正極反應為 O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，負極反應可用總電極反應式減去正極反應式（電量守恒時），可得負極反應式為 N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂↑+4H₂O 。
（3）銅的質量變化為128g,由Cu-2e^-=Cu²⁺,可知在電路中通過的電量為128g/64g.mol^-1×2=4mole^-,根據電量守恒，現電量由反應式 N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+H₂O(l)提供，故可得消耗1molO₂(g),空氣為5V（O₂）=5×22.4L=112L。