Question

（14分）濕法煉鋅的冶煉過(guò)程可用下圖簡(jiǎn)略表示：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）已知:N₂(g)＋2H₂(g)===N₂H₄(l) ΔH＝a kJ·mol^－1，該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，則a   0(填“＞”、“＜”或“＝”).
（2）ZnS焙燒的反應(yīng)2ZnS＋3O₂2SO₂＋2ZnO所涉及的物質(zhì)中，發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是        ，不含離子鍵的化合物是       .
（3）電解過(guò)程中析出鋅的電極反應(yīng)式為___________________________.
（4）產(chǎn)生的SO₂可用Ba(NO₃)₂溶液吸收，部分產(chǎn)物可作為工業(yè)原料，其反應(yīng)的離子方程式為                         .
（5）鋅-空氣電池與鋰電池相比，具有儲(chǔ)存電量高、成本低、沒(méi)有安全隱患等優(yōu)點(diǎn)。該電池的總反應(yīng)為2Zn＋O₂===2ZnO，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為       。25℃時(shí)，以該電池為電源，用兩個(gè)等質(zhì)量的銅棒作電極電解500 mL 0.1mol/L CuSO₄溶液，一段時(shí)間后切斷電源，對(duì)電極干燥并稱量，測(cè)得兩電極的質(zhì)量差為9.6 g，則至少需要________L空氣(折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)進(jìn)入該電池。

Answer 1

（1）＞；（2）ZnS，SO₂；（3）Zn[（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑；
（4）3SO₂+3Ba²⁺+2H₂O+2NO₃^-=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；（5）Zn-2e^-+2OH^-=ZnO+H₂O， 4.2L。

試題分析：（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)ΔH—TΔS分析，吸熱的熵減少的反應(yīng)在任何條件下都不能自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)是一個(gè)熵減小的反應(yīng)，所以當(dāng)該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)即a＞0時(shí)，該反應(yīng)在任何條件下都不能自發(fā)進(jìn)行；（2）在氧化還原反應(yīng)中，ZnS中硫元素的化合價(jià)由—2價(jià)升高到0價(jià)，發(fā)生氧化反應(yīng)；活潑金屬和非金屬元素之間形成的化學(xué)鍵是離子鍵，如ZnS、ZnO，SO₂屬于共價(jià)化合物，只含有共價(jià)鍵；（3）電解池中，陽(yáng)離子Zn[（NH₃）₄]²⁺在陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電解反應(yīng)式為：Zn[（NH₃）₄]²⁺+2e^-=Zn+4NH₃↑；（4）二氧化硫酸性氣體可以和硝酸鋇溶液之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，得到白色沉淀硫酸鋇和NO氣體，離子方程式為3SO₂+3Ba²⁺+2H₂O+2NO₃^-=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；（5）在鋅-空氣電池原電池的負(fù)極上是金屬鋅發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下，電極反應(yīng)式為：Zn-2e^-+2OH^-=ZnO+H₂O，以該電池為電源，用兩個(gè)等質(zhì)量的銅棒作電極電解500mL 0.1mol/L CuSO₄溶液，陽(yáng)極上是Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極上是Cu²⁺+2e^-=Cu，對(duì)電極干燥并稱量，測(cè)得兩電極的質(zhì)量差為9.6g，則減少的銅和生成的銅各是4.8g即0.075mol，轉(zhuǎn)移電子是0.15mol，根據(jù)反應(yīng)2Zn+O₂═2ZnO，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子是4mol時(shí)，消耗氧氣是1moL，所以轉(zhuǎn)移電子是0.15mol時(shí)，消耗氧氣是0.0375moL，氧氣體積是空氣提及的五分之一，所以消耗空氣的體積是0.0375moL×5×22.4L/mol=4.2L。