Question

12．已知氮元素有多種化合價，如：-3、0、+1、+2、+3、+4、+5．
（1）下表是硝酸與某種金屬M在某些條件下反應所得還原產(chǎn)物的關(guān)系：

硝酸	硝酸濃度大于10mol/L	硝酸濃度為6.6～10mol/L、加熱	硝酸濃度為6.6～10mol/L
還原產(chǎn)物	NO2	NO2	NO2
硝酸	硝酸濃度為0.1～6.6mol/L、加熱	硝酸濃度0.1～6.6mol/L	硝酸濃度0.1mol/L
還原產(chǎn)物	NO	NO2、N2	NH4NO3

通過分析上表，金屬鋅與某濃度的硝酸反應時，若無氣體產(chǎn)生，則此化學反應中被還原的硝酸與參加反應的硝酸物質(zhì)的量之比是1：10．
（2）以氨作為燃料的固體氧化物（含有O^2-，接觸面可讓O^2-通過）燃料電池，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)、能量效率高、無污染等特點，另外氨氣含氫量高，不含碳，易液化，方便運輸和貯存，是很好的氫源載體．其工作原理如圖所示
①負極為a（選填“a”或“b”）．
②該電池工作時的總反應為4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O．
③固體氧化物作為電池工作的電解質(zhì)，O^2-移動方向為由電極b向電極a移動（選填“由電極a向電極b”或“由電極b向電極a”）．
④該電池工作時，在圖中所給的接觸面上發(fā)生的電極反應為：2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）金屬鋅與某濃度的硝酸反應時，若無氣體產(chǎn)生，應生成硝酸鋅和硝酸銨，依據(jù)元素化合價變化和電子守恒計算得到；
（2）①根據(jù)無污染的特點可知反應為2NH₃+3O₂=N₂+6H₂O，通入氨氣的一極為負極；
②以氨作為燃料的固體氧化物（含有O^2-，接觸面可讓O^2-通過）燃料電池，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)、能量效率高、無污染等特點，說明氨氣和氧氣反應生成氮氣和水；
③陰離子向負極移動；
④負極發(fā)生氧化反應，氨氣被氧化生成氮氣，結(jié)合電荷守恒和電子守恒書寫電極反應；

解答 解：（1）由表中數(shù)據(jù)可知，硝酸濃度或溫度不同，硝酸的含有產(chǎn)物不同，金屬鋅與某濃度的硝酸反應時，無氣體產(chǎn)生，應生成硝酸鋅和硝酸銨，反應的方程式為4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₂+NH₄NO₃+H₂O，可知反應中被還原的硝酸與 參加反應的硝酸物質(zhì)的量之比是1：10，
故答案為：1：10；
（2）①根據(jù)無污染的特點可知反應為2NH₃+3O₂=N₂+6H₂O，通入氨氣的一極為負極，a為負極，b為正極，故答案為：a；
②根據(jù)無污染的特點可知反應為4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，故答案為：4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O；
③通入氨氣的一極為負極，陰離子向負極移動，即由電極b向電極a移動，故答案為：由電極b向電極a移動；
④在接觸面上發(fā)生的反應為負極反應，氨氣被氧化生成氮氣，電極方程式為2NH₃+3O ^2--6e^-=N₂+3H₂O，
故答案為：2NH₃+3O^2--6e^-=N₂+3H₂O；

點評 本題考查較為綜合，涉及氧化還原反應的計算，硝酸的性質(zhì)以及電化學知識，綜合考查學生的分析能力和計算能力，為高考高頻考點和常見題型，難度中等，注意電極方程式的書寫．