Question

25．（12分）发展储氢技术是氢氧燃料电池推广应用的关键。研究表明液氨是一种良好的储氢物质，其储氢容量可达17.6% （质量分数）。液氨气化后分解产生的氢气可作为燃料供给氢氧燃料电池。氨气分解反应的热化学方程式如下：

2NH₃(g) N₂ (g) + 3H₂(g)      ΔH = +92.4 kJ·mol^-1

请回答下列问题：

(1) 氨气自发分解的反应条件是         。（填“高温”、“低温”或“任何条件下”）

(2) 已知：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(g)  ΔH = - 483.6 kJ·mol^-1

NH₃(l)NH₃(g)        ΔH = +23.4 kJ·mol^-1

则，反应4NH₃(l)+3O₂(g)=2N₂(g)+6H₂O(g)的ΔH =         。

(3) 研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。图1为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率。

①不同催化剂存在下，氨气分解反应的活化能最大的是         （填写催化剂的化学式)。

②恒温（T₁）恒容时，用Ni催化分解初始浓度为c₀的氨气，并实时监测分解过程中氨气的浓度。计算后得氨气的转化率α(NH₃)随时间t变化的关系曲线（见图2）。请在图2中画出：在温度为T₁，Ru催化分解初始浓度为c₀的氨气过程中α(NH₃) 随t变化的总趋势曲线（标注Ru-T₁）。

③如果将反应温度提高到T₂，请在图2中再添加一条Ru催化分解初始浓度为c₀的氨气过程中α(NH₃) ~ t的总趋势曲线（标注Ru-T₂）

(4) 用Pt电极对液氨进行电解也可产生H₂和N₂。阴极的电极反应式是         。

（已知：液氨中2NH₃(l) NH₂^－ + NH₄^＋）

Answer

(1) 高温

(2) -1172.4 kJ·mol-1

(3) ① Fe

② 见图曲线Ru-T1

③ 见图曲线 Ru-T2

(4) 2NH3 + 2e－ = H2 + 2NH2－ （或2NH4++2e－ = H2 +2NH3）

【解析】

试题分析：（1）高温有利于正反应的发生，可促进氨气的自发分解；（2）2NH3(g) N2 (g) + 3H2(g)；ΔH = +92.4 kJ·mol-1 ①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；ΔH = - 483.6 kJ·mol-1②NH3(l)NH3(g)；ΔH = +23.4 kJ·mol-1③；3×①+4×③-3×②=-1172.4 kJ·mol-1；（3）不同催化剂存在下，催化生成氢气的量越少，所需的活化能就越大；温度不变，使用Ru做催化剂，反应速度加快，但达到平衡时氨气的浓度相等；温度升高，使用同一种催化剂，反应速率加快，活化分子数增多，氨气的转化率增大；（4）阴极是得电子的反应，电解时氨气得电子。

考点：热化学方程式及相关计算、电极方程式的书写