Question

硝酸工業的基礎是氨的催化氧化，在催化劑作用下發生如下反應：
① 4NH₃(g)+5O₂(g)4NO(g)+6H₂O(g)    △H =" —905" kJ/mol    ①主反應
② 4NH₃(g)+3O₂(g)2N₂(g)+6H₂O(g)     △H =" —1268" kJ/mol   ②副反應
有關物質產率與溫度的關系如甲圖。

（1）由反應①②可知反應⑤N₂(g) + O₂(g)2NO(g)的反應熱ΔH=     
（2）由圖甲可知工業上氨催化氧化生成 NO時，反應溫度最好控制在     
（3）用Fe₃O₄制備Fe（NO₃）₃溶液時，需加過量的稀硝酸，原因一：將Fe₄O₃中的Fe²⁺全部轉化為Fe³⁺，
原因二：     （用文字和離子方程式說明）。
（4）將NH₃通入NaClO溶液中，可生成N₂H₄，則反應的離子方程式為     。
（5）依據反應②可以設計成直接供氨式堿性燃料電池（如乙圖所示），則圖中A為     （填“正極”或“負極”），電極方程式為     

Answer 1

（12分）（每空2分）
（1） +181.5 kJ/mol    
（2） 780℃~840℃
（3） 抑制Fe³⁺的水解；Fe³⁺+3H₂OFe(OH)₃+3H⁺
（4） 2NH₃+ClO^—=N₂H₄+Cl^—+H₂O 
（5） 負極      2NH₃—6e^—+6OH^—=N₂+6H₂O

試題分析：（1）由蓋斯定律，（①-②）×1/2可得N₂（g）+O₂（g）2NO（g），故△H=1/2×（1）由蓋斯定律，（①-②）×1/2可得N₂（g）+O₂（g）2NO（g），故△H="+181.5" kJ·mol^－1，
故答案為：+181.5 kJ·mol^－1；
（2）從圖象可以看在，反應溫度在780～840℃，NO的產率最大，故選擇780～840℃，
故答案為：780～840℃；
（3）溶液中鐵離子水解Fe^3＋+3H₂OFe（OH）3+3H^＋，過量的硝酸抑制Fe^3＋的水解，
故答案為：溶液中鐵離子水解Fe^3＋+3H₂OFe（OH）3+3H^＋，過量的硝酸抑制Fe^3＋的水解；
（4）NH₃通入NaClO溶液中，生成N₂H₄，N元素的化合價升高，故Cl元素的化合價應降低，有氯離子生成，根據元素守恒與電荷守恒可知，還有水生成，配平后離子方程式為：2NH₃+ClO^－=N₂H₄+Cl^－+H₂O，
故答案為：2NH₃+ClO^－=N₂H₄+Cl^－+H₂O；
（5）由圖可知，A極通入的為氨氣，發生氧化反應，為負極，氨氣在堿性條件下放電生成氮氣與水，電極反應式為：2NH₃-6e^－+6OH^－=N₂+6H₂O，
故答案為：負極；2NH₃-6e^－+6OH^－=N₂+6H₂O．