Question

利用N₂和H₂可以实现NH₃的工业合成，而氨又可以进一步制备硝酸，在工业上一般可进行连续生产。请回答下列问题：

（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=+180.5kJ/mol

N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；△H=﹣92.4kJ/mol

2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H=﹣483.6kJ/mol

写出氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气的热化学方程式为。

（2）N₂O₅是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注。现以H₂、O₂、熔融盐Na₂CO₃组成的燃料电池，采用电解法制备N₂O₅，装置如图所示，其中Y为CO₂。

写出石墨I电极上发生反应的电极反应式                ；

在电解池中生成N₂O₅的电极反应式为                        。

（3）以甲醇燃料电池为电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，每消耗0.2molCH₃OH，阴极产生标况下气体的体积为                      L。

Answer

（1）4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=﹣905.0kJ/mol；

（2）H2+CO32﹣﹣2e﹣=CO2+H2O；N2O4+2HNO3﹣2e﹣=2N2O5+2H+；

（3）13.44；

【解析】

试题分析：（1）N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ/mol……①，N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol……②，2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-483.6kJ/mol……③，由盖斯定律①×2-②×2+③×3得：4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（g）△H=905.0kJ/mol；故答案为：4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H=-905.0kJ/mol；

（2）燃料原电池中，负极上燃料失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为H2+CO32--2e-=CO2+H2O；N2O5中氮元素的化合价是+5价，而硝酸中氮元素也是+5价．因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，据电极反应离子放电顺序可知：阴极发生2H++2e-=H2↑的反应，则阳极为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+．故答案为：H2+CO32--2e-=CO2+H2O；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+；

（3）用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，每消耗0.2molCH3OH，转移电子1.2mol，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，产生标况下气体的体积=0.6mol×22.4L/mol=13.44L；故答案为：13.44。

【考点定位】考查盖斯定律、电解池的工作原理

【名师点晴】本题主要考查了盖斯定律、电解池的工作原理知识，原电池原理分析与计算，难度中等，会根据化合价的变化确定生成N2O5的电极，根据离子的放电顺序写出相应的电极反应式，掌握基础是关键。燃料电池电极反应式是书写，特别是正极电极反应式的书写，注意对基础知识的总结。在氢氧燃料电池中，正极是氧气发生还原反应，当电解质溶液是氢氧化钾时，正极上氧气得电子生成氢氧根离子；当电解质溶液是酸时，正极上氧气和氢离子反应生成水；当电解质为能够传导氧离子的固体氧化物时，正极氧气得电子生成氧离子；当电解质为熔融碳酸盐时，正极氧气得电子结合二氧化碳生成碳酸根离子。