氨在能源、化肥生產(chǎn)等領(lǐng)域有著非常重要的用途。
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(1)25℃時(shí),NH3和O2能反應(yīng)生成NO和液態(tài)水,生成6mol水時(shí)放出1289kJ的熱量,其熱化學(xué)方程式是 4NH
3(g)+5O
2(g)
4NO(g)+6H
2O(l)ΔH=-1289kJ/mol
4NH
3(g)+5O
2(g)
4NO(g)+6H
2O(l)ΔH=-1289kJ/mol
。
(2)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)化為電能的原因是原電池可將氧化反應(yīng)與還原反應(yīng) 分開
分開
進(jìn)行,使得電子發(fā)生定向移動(dòng),形成電流。
(3)請(qǐng)結(jié)合下列數(shù)據(jù)分析,工業(yè)上選用氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)固氮,而沒有選用氮?dú)夂脱鯕夥磻?yīng)固氮的原因是 氮?dú)馀c氫氣的反應(yīng)限度遠(yuǎn)大于氨氣與氧氣的反應(yīng)限度
氮?dú)馀c氫氣的反應(yīng)限度遠(yuǎn)大于氨氣與氧氣的反應(yīng)限度
。
序號(hào) |
化學(xué)反應(yīng) |
K(298K)的數(shù)值 |
① |
N2(g)+O2(g)?2NO(g) |
5×10-31 |
② |
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) |
4.1×106 |
(4)常溫常壓下電解法合成氨的原理如圖2所示:
①陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體是
O2
O2
。
②陰極生成氨的電極反應(yīng)式為
N2+6e-+6H+=2NH3
N2+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
2H++2e-=H2↑
2H++2e-=H2↑
。