Question

14．（1）合成氨反应的热化学方程式：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.2kJ•mol^-1
已知合成氨反应是一个反应物不能完全转化为生成物的反应，在某一定条件下，N₂的转化率仅为10%，要想通过该反应得到92.2kJ的热量，至少在反应混合物中要投放N₂的物质的量为10 mol．
（2）肼（N₂H₄）-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：O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-，负极的电极反应式：N₂H₄+4OH^--4e^-═4H₂O+N₂↑．
（3）如图是一个电解过程示意图．
①锌片上发生的电极反应式是：Cu²⁺+2e^-═Cu
②假设使用肼-空气燃料电池作为该过程中的电源，铜片质量变化为128g，则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气112L（假设空气中氧气体积分数为20%；Cu相对原子质量：64）．

Answer 1

分析 （1）反应热与化学计量数成正比，热化学方程式中的△H是指反应物完全转化时的△H；
（2）肼-氧气碱性燃料电池中，负极上燃料肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气；
（3）①锌为阴极，发生还原反应生成铜；
②根据转移电子相等计算需要空气的体积．

解答 解：（1）在N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ•mol^-1反应中的△H是指1molN₂（g）与3nolH₂（g）完全转化为2molNH₃（g）时放出的热量，要想通过该反应得到92.2kJ的热量，需要1molN₂（g）参加反应，若₂的转化率为10%，需加入的N₂（g）的物质的量为$\frac{1mol}{0.1}$=10mol，
故答案为：10；
（2）肼-氧气碱性燃料电池中，负极上燃料肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气，电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正极发生还原反应，电极方程式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（3）①锌为阴极，发生还原反应生成铜，电极方程式为Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；
②电解硫酸铜溶液时，铜电极上铜失电子发生氧化反应，当铜片的质量变化128g，失去电子的物质的量=$\frac{128g}{64g/mol}$×2=4mol，
1mol氧气生成-2价氧元素得到4mol电子，则需要空气的体积=$\frac{\frac{4mol}{4}×22.4L/mol}{20%}$=112L，
故答案为：112．

点评 本题考查反应热与能量变化、原电池和电解池原理，侧重于考查学生的分析能力，注意把握题给信息，根据各个电极上得失电子书写电极反应，再结合电极反应式进行有关计算，题目难度中等．