氨在能源、化肥生產(chǎn)等領(lǐng)域有著非常重要的用途。
(1)與H2-O2燃料電池相比,氨易液化,運(yùn)輸和儲(chǔ)存方便,安全性能更高。新型NH3-O2燃料電池原理如圖1所示。
①電極1為 負(fù)極負(fù)極(填“正極”或“負(fù)極”),電極2的反應(yīng)式為 O2+4e-+H2O=4OH-O2+4e-+H2O=4OH-。
②氨氣也可以在純氧中燃燒,此時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。
已知:2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)ΔH1
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH2
4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)ΔH3
ΔH1、ΔH2、ΔH3之間的關(guān)系式為:ΔH3=3ΔH1-2ΔH2=3ΔH1-2ΔH2。
③與熱能相比,電能具有更高的利用價(jià)值,燃料電池可將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的原因是 燃料電池的內(nèi)部存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng)燃料電池的內(nèi)部存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。
(2)氨的合成是當(dāng)前的研究熱點(diǎn),目前最主要的方法是Haber-Bosch法:通常用以鐵為主的催化劑在400~500℃和10~30MPa的條件下,由氮?dú)夂蜌錃庵苯雍铣砂薄?br />①該反應(yīng)放熱,但仍選擇較高溫度。其原因是 400~500℃時(shí)該反應(yīng)的催化劑的催化活性強(qiáng),反應(yīng)速率大400~500℃時(shí)該反應(yīng)的催化劑的催化活性強(qiáng),反應(yīng)速率大。
②列舉一條既能提高速率又能提高原料轉(zhuǎn)化率的措施 適當(dāng)增大壓強(qiáng)適當(dāng)增大壓強(qiáng)。
(3)常溫常壓下電解法合成氨的原理如圖2所示。
①陽極產(chǎn)生的氣體是 O2O2。
②陰極生成氨的電極反應(yīng)式為 N2+6e-+6H+=2NH3N2+6e-+6H+=2NH3。
③經(jīng)檢測(cè)在陰極表面發(fā)生了副反應(yīng),導(dǎo)致氨的產(chǎn)量降低。寫出該副反應(yīng)的電極反應(yīng)式 H++2e-=H2H++2e-=H2。
④為了盡可能避免副反應(yīng)的發(fā)生,采用的方法是改進(jìn)陰極表面的催化劑,這樣設(shè)計(jì)是利用了催化劑具有 選擇選擇性。
【考點(diǎn)】原電池與電解池的綜合;合成氨條件的選擇.
【答案】負(fù)極;O2+4e-+H2O=4OH-;=3ΔH1-2ΔH2;燃料電池的內(nèi)部存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng);400~500℃時(shí)該反應(yīng)的催化劑的催化活性強(qiáng),反應(yīng)速率大;適當(dāng)增大壓強(qiáng);O2;N2+6e-+6H+=2NH3;H++2e-=H2;選擇
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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