Question

【题目】（1）工业上可在碱性溶液中通过电解的方法实现由N2制取NH3：

2N2+6H2O4NH3+3O2通入N2的一极是______（填“阴极”或“阳极”）阳极的电极反应式是_________________。

（2）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料．以N2，H2为电极反应物；以HCl-NH4Cl为电解质榕液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式________________。

（3）电解原理在化学工业中有着广泛的应用。若用惰性电极电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400mL，当阳极产生的气体672mL（标准状况下）时，溶液的c(H+)=_____（假设电解后溶液体积不变）。

（4）铁、铝是现代金属材料的主角。

已知铝的燃烧热为1675kJ/mol，2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-822kJ/mol；

则2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △H=________；

Answer 1

【答案】 阴极 4OH--4e-=O2↑+2H2O N2+6e-+8H+=2NH4+ 0.1mol/L -2528kJ/mol

【解析】（1）反应中氮气得到电子，所以通入N2的一极是阴极；阳极氢氧根失去电子转化为氧气，阳极的电极反应式是4OH--4e-=O2↑+2H2O。（2）该电池的正极氮气得到电子结合氢离子转化为铵根，因此正极反应式为N2+6e-+8H+=2NH4+。（3）电解混合溶液时，阳极上氯离子放电，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，0.04mol氯离子只能生成0.02mol氯气，即448mL氯气，转移0.04mol电子，共生成672mL气体，说明还有224mL气体来自于水的电解，根据4OH--4e-=2H2O+O2↑知，生成224mL氧气又转移0.04mol电子，所以电解过程中一共转移0.08mol电子，阴极上先铜离子放电，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，现有0.04mol铜离子恰好完全电解析出，由此可得整个过程中消耗了0.04mol氢氧根离子，根据水的电离方程式知，溶液中氢离子浓度为0.04mol，则氢离子浓度为0.1mol/L；（4）已知铝的燃烧热为1675kJ/mol，则①Al(s)+3/4O2(s)=1/2Al2O3(s)+2Fe(s) △H=-1675kJ/mol，②2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) △H=-822kJ/mol，则根据盖斯定律可知①×2－②即得到2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △H=-2528kJ/mol。