Question

【题目】(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为__________、_______。

(2)用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如下图所示:

甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是________________。

(3)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为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

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学方程式__________________。

(4)氨气在纯氧中燃烧,生成一种单质和水。科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通入氨气的电极在碱性条件下发生反应的电极反应式为_________________。

Answer 1

【答案】 正极：O2 + 4e- +2H2O = 4OH- 负极：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)钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极，发生失电子的氧化反应，即Fe=Fe2++2e-，碳作正极，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e-=4OH-，故答案为：负极：Fe=Fe2++2e-，正极：2H2O+O2+4e-=4OH-；：

(2)根据第一步反应过程可以得出：CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)，△H=-103.3KJ/mol；根据第二步反应过程可以得出：CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)，△H=-33.2KJ/mol；根据盖斯定律，上下两式相加可得：CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5kJ/mol，故答案为：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，依据热化学方程式和盖斯定律计算①+②-③得到CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-87.0 kJmol-1；故答案为：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-87.0 kJmol-1；

(4)在燃料电池中，燃料做负极，则通入氨气的电极是负极，碱性条件下，该电极发生反应的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。