Question

（14分）濕法煉鋅的冶煉過程可用下圖簡略表示：

請回答下列問題：
（1）已知:N₂(g)＋2H₂(g)===N₂H₄(l) ΔH＝a kJ·mol^－1，該反應不能自發進行，則a   0(填“＞”、“＜”或“＝”).
（2）ZnS焙燒的反應2ZnS＋3O₂2SO₂＋2ZnO所涉及的物質中，發生氧化反應的物質是        ，不含離子鍵的化合物是       .
（3）電解過程中析出鋅的電極反應式為___________________________.
（4）產生的SO₂可用Ba(NO₃)₂溶液吸收，部分產物可作為工業原料，其反應的離子方程式為                         .
（5）鋅-空氣電池與鋰電池相比，具有儲存電量高、成本低、沒有安全隱患等優點。該電池的總反應為2Zn＋O₂===2ZnO，電解質溶液為KOH溶液，則負極的電極反應式為       。25℃時，以該電池為電源，用兩個等質量的銅棒作電極電解500 mL 0.1mol/L CuSO₄溶液，一段時間后切斷電源，對電極干燥并稱量，測得兩電極的質量差為9.6 g，則至少需要________L空氣(折算成標準狀況)進入該電池。

Answer 1

（1）＞；（2）ZnS，SO₂；（3）Zn[（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑；
（4）3SO₂+3Ba²⁺+2H₂O+2NO₃^-=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；（5）Zn-2e^-+2OH^-=ZnO+H₂O， 4.2L。

解析試題分析：（1）根據化學反應方向的判據ΔH—TΔS分析，吸熱的熵減少的反應在任何條件下都不能自發進行，該反應是一個熵減小的反應，所以當該反應為吸熱反應即a＞0時，該反應在任何條件下都不能自發進行；（2）在氧化還原反應中，ZnS中硫元素的化合價由—2價升高到0價，發生氧化反應；活潑金屬和非金屬元素之間形成的化學鍵是離子鍵，如ZnS、ZnO，SO₂屬于共價化合物，只含有共價鍵；（3）電解池中，陽離子Zn[（NH₃）₄]²⁺在陰極上發生得電子的還原反應，電解反應式為：Zn[（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑；（4）二氧化硫酸性氣體可以和硝酸鋇溶液之間發生氧化還原反應，得到白色沉淀硫酸鋇和NO氣體，離子方程式為3SO₂+3Ba²⁺+2H₂O+2NO₃^-=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；（5）在鋅-空氣電池原電池的負極上是金屬鋅發生失電子的氧化反應，在堿性環境下，電極反應式為：Zn-2e^-+2OH^-=ZnO+H₂O，以該電池為電源，用兩個等質量的銅棒作電極電解500mL 0.1mol/L CuSO₄溶液，陽極上是Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極上是Cu²⁺+2e^-=Cu，對電極干燥并稱量，測得兩電極的質量差為9.6g，則減少的銅和生成的銅各是4.8g即0.075mol，轉移電子是0.15mol，根據反應2Zn+O₂═2ZnO，當轉移電子是4mol時，消耗氧氣是1moL，所以轉移電子是0.15mol時，消耗氧氣是0.0375moL，氧氣體積是空氣提及的五分之一，所以消耗空氣的體積是0.0375moL×5×22.4L/mol=4.2L。
考點：考查化學反應方向的判斷，氧化還原反應、離子化合物和共價化合物的概念，電化學原理的應用，離子方程式和電極反應式的書寫。