Question

【題目】Ⅰ.如圖是旺旺同學設計的一個簡易的原電池裝置，請回答下列問題。

(1)若 a電極材料為碳、b溶液為 FeCl3溶液，則正極的電極反應式為____，當有1.6g負極材料溶解時，轉移的電子為____mol；

(2)若 a 電極材料為鐵、b溶液為濃硝酸，電流表的指針也會偏轉，則電子的流向為______→ __________（填電極材料，下同），溶液中的NO3-向________極移動；

(3)氫氧燃料電池已用于航天飛機。這種電池以30%KOH溶液為電解質溶液，供電時總反應為：2H2+O2=2H2O，則正極的電極方程式為________________。

Ⅱ．已知H-H 鍵、N-H 鍵、N≡N 鍵的鍵能分別為 436kJ/mol、391kJ/mol、946 kJ/mol，關于工業(yè)合成氨的反應，請根據鍵能的數據判斷下列問題：

(4)若有 1 mol NH3生成 ，可________(填“吸收”或“放出”）熱量________kJ；該反應的能量變化可用圖__________表示。（填“甲“或“乙”）

Answer 1

【答案】Fe3++e-=Fe2+ 0.05 銅(Cu) 鐵(Fe) 銅(Cu) 2H2O+O2+4e-=4OH- 放出 46 甲

【解析】

(1)若a電極材料為碳、b溶液為 FeCl3溶液，Cu為負極，C為正極，正極上發(fā)生還原反應；根據Cu為+2價金屬，每1molCu反應，轉移2mol電子計算；

(2)若a電極材料為鐵、另一個電極為Cu，由于Fe遇濃硝酸會發(fā)生鈍化現象，所以b溶液為濃硝酸，Fe為正極，Cu為負極，電子由負極流向正極；陰離子向負極移動，陽離子向正極移動；

(3)氫氧燃料電池在堿性電解質溶液中，正極上O2獲得電子變?yōu)?/span>OH-；

(4)反應熱為斷鍵吸收熱量與成鍵放出熱量的差值，根據熱量變化判斷反應熱，并結合放熱反應反應物的能量比生成物的能量高；吸熱反應反應物的能量比生成物的能量低判斷。

(1)若a電極材料為碳、b溶液為 FeCl3溶液，則由于電極活動性Cu>C，Cu為負極，C為正極，正極上發(fā)生還原反應，溶液中的Fe3+獲得電子，電極反應式為Fe3++e-=Fe2+；由于Cu為+2價金屬，每1molCu反應，轉移2mol電子計算，n(Cu)=1.6g÷64g/mol=0.025mol，所以電子轉移的物質的量為n(e-)=2n(Cu)=0.05mol；

(2)若a電極材料為鐵、另一個電極為Cu，b溶液為濃硝酸，由于Fe遇濃硝酸會發(fā)生鈍化現象，所以Fe為正極，Cu為負極，電子由負極Cu流向正極Fe；根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，所以陰離子NO3-向正電荷較多負極Cu電極移動，陽離子向正極Fe電極移動；

(3)氫氧燃料電池在堿性電解質溶液中，正極上O2獲得電子變?yōu)?/span>OH-，電極反應式為2H2O+O2+4e-=4OH-；

(4)由于H-H 鍵、N-H 鍵、N≡N 鍵的鍵能分別為 436kJ/mol、391kJ/mol、946 kJ/mol，N2與H2反應產生NH3的熱化學方程式為N2(g)+H2(g)NH3(g) △H=946kJ/mol× +436kJ/mol×-391kJ/mol×3=-46 kJ/mol，說明若有 1 mol NH3生成 ，可放出熱量46kJ；反應為放熱反應，說明反應物的能量比生成物的能量高，因此該反應的能量變化可用圖甲表示。