Question

能源是现代文明的原动力，通过化学方法可以使能量按人们所期望的形式转化，从而开辟新能源和提高能源的利用率，请回答下列问题。

（1）①工业合成氨反应：N₂+3H₂2NH₃是放热的可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知1molN₂完全反应生成NH₃可放出92kJ热量。如果将10molN₂和足量H₂混合，使其充分反应，放出的热量___（填“大于”、“小于”或“等于”）920kJ。

②已知断开1molNN键吸收的能量为945.6kJ，形成1molN﹣H键放出的能量为391kJ，根据化学方程式N₂+3H₂2NH₃，生成标准状况下44.8LNH₃时放出的能量为92.4kJ，则断开1molH﹣H键吸收的能量是___。

（2）某实验小组同学进行如图1所示实验，以检验化学反应中的能量变化。请根据你掌握的反应原理判断，②中的温度___（填“升高”或“降低”）。反应过程___（填“①”或“②”）的能量变化可用图2表示。

（3）已知化学反应A₂（g）+B₂（g）═2AB（g）的能量变化如图2所示，该反应是___（填“吸热”或“放热”）反应。

（4）用CH₃OH和O₂组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图3所示：

①则d电极是___（填“正极”或“负极”），c电极的电极反应式为___。

②若线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O₂在标准状况下的体积为___L。

Answer

小于 436kJ 降低 ① 放热 正极 2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+ 11.2

【解析】

(2)反应物的总能量大于生成物的总能量，表示的是放热反应；

(3)电子流入的电极是正极；甲烷在负极发生氧化反应生成CO2，化合价从-2升至+4，以此来配平电极反应式。

(1)①合成氨是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以将10mol N2和足量H2混合，使其充分反应，放出的热量小于92kJ，故答案为：小于；

②标准状况下44.8LNH3即2mol NH3，设断开1molH﹣H键吸收的能量为x kJ， 解得x=436kJ，故断开1molH﹣H键吸收的能量是436kJ；

(2)图1中②是氢氧化钡晶体和氯化铵的反应，是吸热反应，故温度会降低；图2中反应物的总能量大于生成物的总能量，表示的是放热反应，反应过程①是活泼金属与酸的反应，为放热反应，即反应过程①用图2表示；故答案为：降低；①；

(3)图2中反应物的总能量大于生成物的总能量，表示的是放热反应，故答案：放热；

(4)①d电极是电子流入，说明d电极是正极；电极c是负极，甲烷在负极发生氧化反应生成CO2；其电极反应式为2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+，故答案为：正极；2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2+12H+；

②该电池正极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，线路中转移2mol电子，则该燃料电池理论上消耗的O2在物质的量为0.5mol，标准状况下的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案为：11.2。