Question

25．（12分）發(fā)展儲(chǔ)氫技術(shù)是氫氧燃料電池推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。研究表明液氨是一種良好的儲(chǔ)氫物質(zhì)，其儲(chǔ)氫容量可達(dá)17.6% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。液氨氣化后分解產(chǎn)生的氫氣可作為燃料供給氫氧燃料電池。氨氣分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

2NH3(g) N2 (g) + 3H2(g) ΔH = +92.4 kJ·mol-1

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1) 氨氣自發(fā)分解的反應(yīng)條件是 。（填“高溫”、“低溫”或“任何條件下”）

(2) 已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH = - 483.6 kJ·mol-1

NH3(l)NH3(g) ΔH = +23.4 kJ·mol-1

則，反應(yīng)4NH3(l)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)的ΔH = 。

(3) 研究表明金屬催化劑可加速氨氣的分解。圖1為某溫度下等質(zhì)量的不同金屬分別催化等濃度氨氣分解生成氫氣的初始速率。

①不同催化劑存在下，氨氣分解反應(yīng)的活化能最大的是 （填寫(xiě)催化劑的化學(xué)式)。

②恒溫（T1）恒容時(shí)，用Ni催化分解初始濃度為c0的氨氣，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分解過(guò)程中氨氣的濃度。計(jì)算后得氨氣的轉(zhuǎn)化率α(NH3)隨時(shí)間t變化的關(guān)系曲線（見(jiàn)圖2）。請(qǐng)?jiān)趫D2中畫(huà)出：在溫度為T1，Ru催化分解初始濃度為c0的氨氣過(guò)程中α(NH3) 隨t變化的總趨勢(shì)曲線（標(biāo)注Ru-T1）。

③如果將反應(yīng)溫度提高到T2，請(qǐng)?jiān)趫D2中再添加一條Ru催化分解初始濃度為c0的氨氣過(guò)程中α(NH3) ~ t的總趨勢(shì)曲線（標(biāo)注Ru-T2）

(4) 用Pt電極對(duì)液氨進(jìn)行電解也可產(chǎn)生H2和N2。陰極的電極反應(yīng)式是 。

（已知：液氨中2NH3(l) NH2－ + NH4＋）

Answer 1

(1) 高溫

(2) -1172.4 kJ·mol-1

(3) ① Fe

② 見(jiàn)圖曲線Ru-T1

③ 見(jiàn)圖曲線 Ru-T2

(4) 2NH3 + 2e－ = H2 + 2NH2－ （或2NH4++2e－ = H2 +2NH3）

【解析】

試題分析：（1）高溫有利于正反應(yīng)的發(fā)生，可促進(jìn)氨氣的自發(fā)分解；（2）2NH3(g) N2 (g) + 3H2(g)；ΔH = +92.4 kJ·mol-1 ①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；ΔH = - 483.6 kJ·mol-1②NH3(l)NH3(g)；ΔH = +23.4 kJ·mol-1③；3×①+4×③-3×②=-1172.4 kJ·mol-1；（3）不同催化劑存在下，催化生成氫氣的量越少，所需的活化能就越大；溫度不變，使用Ru做催化劑，反應(yīng)速度加快，但達(dá)到平衡時(shí)氨氣的濃度相等；溫度升高，使用同一種催化劑，反應(yīng)速率加快，活化分子數(shù)增多，氨氣的轉(zhuǎn)化率增大；（4）陰極是得電子的反應(yīng)，電解時(shí)氨氣得電子。

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式及相關(guān)計(jì)算、電極方程式的書(shū)寫(xiě)