Question

濕法煉鋅的冶煉過(guò)程可用如圖簡(jiǎn)略表示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）已知：N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H=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+3O₂

焙燒  .

2SO₂+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500mL 0.1mol/L CuSO₄溶液，一段時(shí)間后切斷電源，對(duì)電極干燥并稱(chēng)量，測(cè)得兩電極的質(zhì)量差為9.6g，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

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池,氧化還原反應(yīng),焓變和熵變,電解原理

專(zhuān)題：氧化還原反應(yīng)專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）吸熱的熵減的反應(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，還原劑發(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；
（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)；
（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一氧化氮?dú)怏w，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（5）在原電池的負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電子守恒來(lái)計(jì)算消耗氧氣的量進(jìn)而計(jì)算消耗空氣的量．

解答： 解：（1）吸熱的熵減的反應(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a＞0，該反應(yīng)在任何條件下都不能自發(fā)進(jìn)行，故答案為：＞；
（2）在氧化還原反應(yīng)中，還原劑ZnS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二氧化硫?qū)儆诠矁r(jià)化合物，只含有共價(jià)鍵，
故答案為：SO₂；
（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↑，
故答案為：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⁺，
故答案為：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(chēng)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，
故答案為：Zn-2e^-+2OH^-=ZnO+H₂O；4.2．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及燃料電池、電解池的工作原理以及電子守恒的有關(guān)計(jì)算、反應(yīng)的方向、化學(xué)鍵等知識(shí)的考查，綜合性強(qiáng)，難度中等．