Question

已知氮元素有許多化合價，其化合價有-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物的關系：

通過分析上表可得出的結論是：當硝酸與金屬M反應時，________________。
金屬鋅與某濃度的硝酸反應時，無氣體產生，則此化學反應中被還原的硝酸與參加反應的硝酸物質的量之比是________。
（2）以氨作為燃料的固體氧化物（含有O^2－)燃料電池，具有全固態結構、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該電池工作時的總反應為______          __ 
②固體氧化物作為電池工作的電解質，O^2-移動方向為________(選填“由電極a向電極b”或“由電極b向電極a”)。
③該電池工作時，在接觸面上發生的電極反應為________。
（3）N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質和制備 受到人們的關注。如圖所示裝置可用于制備N₂O₅，寫出在電解池中生成N₂O₅的電極反應式________________。

Answer 1

（1）硝酸的濃度或溫度不同，硝酸的還原產物也不同； 1:10
（2）4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O；由電極b向電極a；2NH₃+3O^2—－6e^－=N₂+3H₂O
（3）N₂O₄+2HNO₃－2e^－=2N₂O₅+2H⁺

解析試題分析：（1）分析表格，可知硝酸的濃度及反應溫度不同，硝酸的還原產物也不同。
Zn與硝酸反應無氣體產生，說明硝酸的還原產物為NH₄NO₃，據此可此而出方程式：4Zn+10HNO₃=4Zn（NO₃）₃+NH₄NO₃+3H₂O，生成NH4NO3中NH4+的硝酸是被還原的硝酸，其與參與反應的硝酸的物質的量之比為1:10。
（2）電池總反應是NH₃和O₂反應，生成N₂和H₂O。
在原電池電解質中，陰離子移向負極，陽離子移向正極，燃料電池通入燃料的a極為負極，通入空氣的b極為正極，因此O^2-由b移向a。
接觸面上發生的反應是負極的燃料NH₃失電子，與電解質O^2-結合生成N₂和H₂O。
（3）電解時，陽極失電子，因此N₂O₄和HNO₃失電子產生N₂O₅。
考點：考查氧化還原反應，燃料電池，電解池，電極反應式書寫。