Question

Ⅰ.拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N≡N键需要吸收的能量分别为436 kJ、391 kJ、946 kJ。则1 mol N₂生成NH₃______(填“吸收”或“放出”)_______kJ热量；

Ⅱ.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH₄和O₂，构成甲烷燃料电池。已知，通入CH₄的一极，其电极反应式是CH₄－8e^－＋10OH^－=CO＋7H₂O；通入O₂的另一极，其电极反应式是2O₂＋8e^－＋4H₂O=8OH^－。请完成下列各题：

(1)通入CH₄的电极为________极，发生________反应。

(2)该燃料电池的总反应式为_________。

(3)若将该电池中的燃料改为氢气，请写出此时正、负极的反应式：正极_________，负极________。

Answer

放出 92 负 氧化 CH4＋2O2＋2OH－=CO＋3H2O O2＋4e－＋2H2O=4OH－ 2H2－4e－＋4OH－=4H2O

【解析】

Ⅰ．△H=反应物键能和-生成物键能和，所以反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的△H=(946+3×436-6×391)kJ/mol=-92kJ/mol，所以1 mol N2生成NH3放出92kJ热量；

Ⅱ．(1)根据题意可知通入CH4的电极失电子发生氧化反应，所以为负极；

(2)正极加上负极反应可得总反应为CH4＋2O2＋2OH－=CO＋3H2O；

(3)若燃料改为氢气，则总反应为2H2+O2=H2O，所以正极为氧气，电解质溶液为碱性，所以电极反应为O2＋4e－＋2H2O=4OH－；负极为氢气，电极反应为2H2－4e－＋4OH－=4H2O。