Question

3．碳和氮的許多化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中有重要的作用．
（1）以CO₂與NH₃為原料可合成化肥尿素[化學(xué)式為CO（NH₂）₂]．已知：
①2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂CO₂ NH₄（s）△H=-l59.5kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）△H=116.5kJ•mol^-1
③H₂O（1）=H₂O（g）△H=44.0kJ•mol^-1
寫(xiě)出CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98KJ/mol
（2）以氨氣代替氫氣研發(fā)氨燃料電池是當(dāng)前科研的一個(gè)熱點(diǎn)，已知氨燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是2mol•L^-1的KOH溶液，電池反應(yīng)為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．
（3）常溫下，0.10mol•L^-l的NH₄Cl溶液pH為5，則一水合氨的電離常數(shù)K_b=10^-5．
（4）用NH₃催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染．
①寫(xiě)出氨氣消除NO污染的化學(xué)方程式4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$5N₂+6H₂O．
②NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料電池，其原理如圖所示．該電池在使用過(guò)程中石墨I(xiàn)電極上生成氧化物Y，其電極反應(yīng)式為NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅．該電池放電時(shí)NO₃^-向左側(cè)遷移（填“左”或“右”）．

Answer 1

分析 （1）由已知熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）由反應(yīng)可知，負(fù)極上氨氣失去電子生成氮?dú)猓?br />（3）因?yàn)镹H₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，pH=5，$\sqrt{0.1×\frac{Kw}{kb}}$=10^-5；
（4）①根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫(xiě)出化學(xué)方程式；
②據(jù)題意，根據(jù)通入氣體判斷兩極，書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式；陰離子向負(fù)極移動(dòng)．

解答 解：（1）①2NH₃（g）+CO₂（g）→NH₂CO₂ NH₄（s）-l59.47kJ•mol^-1
②NH₂CO₂NH₄（s）→CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）+116.49kJ•mol^-1
③H₂O（l）→H₂O（g）+88.0kJ•mol^-1
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算①+②-③得到CO₂與NH₃合成尿素和液態(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98KJ/mol；
故答案為：2NH₃（g）+CO₂（g）=CO（NH₂）₂（s）+H₂O（l）△H=-130.98KJ/mol；
（2）電池反應(yīng)為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．該電池負(fù)極是氨氣失電子生成氮?dú)猓��?fù)極的電極反應(yīng)式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O；
（3）NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，pH=5，$\sqrt{0.1×\frac{Kw}{kb}}$=10^-5，即Kb=10^-5，故答案為：10^-5；
（4）①反應(yīng)物為NH₃和NO，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可得到產(chǎn)物為：N₂和H₂O，化學(xué)方程式為：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$5N₂+6H₂O，
故答案為：4NH₃+6NO$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$5N₂+6H₂O；
②據(jù)題意，通O₂一極為正極，電極反應(yīng)式為O₂+2N₂O₅+4e^-=4NO₃^-；通NO₂一極為負(fù)極，電極反應(yīng)為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，則NO₃^-向I極移動(dòng)，即向左側(cè)移動(dòng)，
故答案為：NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；左．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池及反應(yīng)熱計(jì)算、Kb計(jì)算等，綜合性較強(qiáng)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重分析及計(jì)算能力的考查，把握原電池原理、電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，題目難度不大．