地球上的氮元素对动植物有重要作用,其中氨的合成与应用是当前的研究热点。
(1)人工固氮最主要的方法是Haber-Bosch法。通常用以铁为主的催化剂在400~500℃和10~30MPa的条件下,由氮气和氢气直接合成氨。
①已知上述反应中生成1molNH3放出46kJ热量,该反应的热化学方程式为 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92kJ/molN2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92kJ/mol。
②该反应放热,但仍选择较高温度。其原因是 在该温度下催化剂活性强,反应速率快在该温度下催化剂活性强,反应速率快。
(2)常温常压下电解法合成氨的原理如图1所示:

①阴极生成氨的电极反应式为 N2+6H++6e-=2NH3N2+6H++6e-=2NH3。
②阳极氧化产物只有O2。电解时实际生成的NH3的总量远远小于由O2理论计算所得NH3的量,结合电极反应式解释原因:阴极除了氮气得电子外,还可能发生N2+6H++6e-=2NH3,2H++2e-=H2阴极除了氮气得电子外,还可能发生N2+6H++6e-=2NH3,2H++2e-=H2。
(3)氨是生产氮肥的原料,经如下转化可以得到NH4NO3。NH3①O2NO②O2NO2③H2OHNO3④NH3+NH4NO3
。已知:氮原子利用率是指目标产物中氮的总质量与生成物中氮的总质量之比上述反应③的氮原子利用率为66.7%。要使原料NH3转化为NH4NO3的整个转化过程中氮原子利用率达到100%,可采取的措施是 通入过量氧气使NO全部转化为硝酸通入过量氧气使NO全部转化为硝酸。
(4)现在广泛使用的锂离子电池有多种类型。某可充电钴酸锂电池的工作原理如图2所示。
①该电池放电时,其中一极的电极反应式是LixC6-xe-=6C+xLi+,则该极应为图2中的 AA(填“A”或“B”)。
②碳酸乙烯酯(EC)常用作电解液的溶剂,其结构为
,熔点35℃,可燃,可由二氧化碳和有机物X在一定条件下合成。X与乙醛互为同分异构体,核磁共振氢谱显示只有一组峰。写出合成EC的化学方程式:
。
③从正极材料中回收钴和锂的流程如图3所示,写出酸浸过程中发生反应的化学方程式 2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=2CoSO4+2Li2SO4+4H2O+O2↑2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=2CoSO4+2Li2SO4+4H2O+O2↑。拆解废旧电池前需进行放电处理,既可保证安全又有利于回收锂。有利于回收锂的原因是 放电处理后,负极锂放电后,在正极上生成钴酸锂,酸浸后生成的钴盐和锂盐易于分解放电处理后,负极锂放电后,在正极上生成钴酸锂,酸浸后生成的钴盐和锂盐易于分解。
①
O
2
②
O
2
③
H
2
O
④
N
H
3
【答案】N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92kJ/mol;在该温度下催化剂活性强,反应速率快;N2+6H++6e-=2NH3;阴极除了氮气得电子外,还可能发生N2+6H++6e-=2NH3,2H++2e-=H2;通入过量氧气使NO全部转化为硝酸;A;2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=2CoSO4+2Li2SO4+4H2O+O2↑;放电处理后,负极锂放电后,在正极上生成钴酸锂,酸浸后生成的钴盐和锂盐易于分解
【解答】
【点评】
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(1)图1的四个过程中能量转化形式有
A.2种 B.3种 C.4种 D.4种以上
(2)电解过程要消耗大量的电能,而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水.
2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通电2H2(g)+O2(g)△H2光照催化剂
以上反应的△H1
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