问题 计算题

(Ⅰ)工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),其部分工艺流程如下:

回答下列问题:

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

则N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的△H=_________________。

(2)假如该厂生产的氨水的pH=a,加入相同体积的盐酸时,溶液呈中性,则此盐酸的pH_________14-a,此时c(NH4+)________c(Cl-)(填“大于”“小于”或“等于”)。

Ⅱ:(1)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101kPa

时,16.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出热量312kJ,写出表示N2H4燃烧热的热化学方程式是                      

(2)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%—30%的KOH溶液。肼—空气燃料电池放电时:

 
正极的电极反应式是                           

负极的电极反应式                             

(3)右图是一个电化学过程示意图。

①锌片上发生的电极反应是                     

②假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源,

铜片的质量变化128g,则肼一空气燃料电池理论

上消耗标准状况下的空气              L

(假设空气中氧气体积含量为20%)

答案

(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)根据盖斯定律可得:热化学反应方程式N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的△H=180.5kJ/mol+[-(-905kJ/mol×1/2)]+[-483.6kJ/mol×3/2]=-92.4kJ/mol

(2)当盐酸的pH=14-a时,它与等体积的氨水发生中和反应,溶液一定呈碱性,因氨水的量明显要过剩。现在要求二者中和反应后,混合液呈现中性,则盐酸的浓度要大一点,故溶液的PH小于14-a;根据电荷守恒可知。c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(Cl-),现溶液呈中性,故c(H+)=c(OH-),得c(Cl-)=c(NH4+)。

(Ⅱ)(1)由16.0gN2H4完全燃烧放出热量312kJ,可求出1mol肼完全燃烧所放出的热量为624k,故表示它的燃烧热的热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+H2O(l);△H="-624kJ/mol"

(2)由肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池可知,正极反应为 O2+4e-+2H2O=4OH-,负极反应可用总电极反应式减去正极反应式(电量守恒时),可得负极反应式为 N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O 。

(3)铜的质量变化为128g,由Cu-2e-=Cu2+,可知在电路中通过的电量为128g/64g.mol-1×2=4mole-,根据电量守恒,现电量由反应式 N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+H2O(l)提供,故可得消耗1molO2(g),空气为5V(O2)=5×22.4L=112L。

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