Question

【題目】(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕，該腐蝕過程中的電極反應式為__________、_______。

(2)用甲烷制取氫氣的兩步反應的能量變化如下圖所示:

甲烷和水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是________________。

(3)以CO2與NH3為原料可合成化肥尿素[化學式為CO(NH2)2]。已知:

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H=-159.5KJ/mol

②NH2CO2NH4(s)= CO(NH2)2(s) +H2O(g) △H=+116.5KJ/mol

③H2O(l)=H2O(g) △H=+44KJ/mol

寫出CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學方程式__________________。

(4)氨氣在純氧中燃燒,生成一種單質和水。科學家利用此原理,設計成氨氣-氧氣燃料電池,則通入氨氣的電極在堿性條件下發生反應的電極反應式為_________________。

Answer 1

【答案】 正極：O2 + 4e- +2H2O = 4OH- 負極：Fe - 2e- = Fe 2+ CH4 (g)+ 2H2O(g) = CO2(g) +4H2(g) △H=-136.5KJ/mol 2NH3(g) +CO2(g) = CO(NH2)2(g) +H2O(g) △H=-87.0KJ/mol 2NH3 -6e- +6OH- = N2 + 6H2O

【解析】(1)鋼鐵發生吸氧腐蝕時，鐵作負極，發生失電子的氧化反應，即Fe=Fe2++2e-，碳作正極，正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為：2H2O+O2+4e-=4OH-，故答案為：負極：Fe=Fe2++2e-，正極：2H2O+O2+4e-=4OH-；：

(2)根據第一步反應過程可以得出：CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)，△H=-103.3KJ/mol；根據第二步反應過程可以得出：CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)，△H=-33.2KJ/mol；根據蓋斯定律，上下兩式相加可得：CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5kJ/mol，故答案為：CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5kJ/mol；

(3)①2NH3(g)+CO2(g)→NH2CO2 NH4(s)△H=-l59.5kJ/mol，②NH2CO2NH4(s)→CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ/mol，③H2O(l)→H2O(g)△H=+44.0kJ/mol，依據熱化學方程式和蓋斯定律計算①+②-③得到CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學反應方程式為：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-87.0 kJmol-1；故答案為：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-87.0 kJmol-1；

(4)在燃料電池中，燃料做負極，則通入氨氣的電極是負極，堿性條件下，該電極發生反應的電極反應式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案為：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。