Question

19．氨在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛．在壓強為30MPa時，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)如表：

溫度/℃	200	300	400	500	600
氨含量/%	89.9	71.0	47.0	26.4	13.8

請回答：
（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，結(jié)合化學(xué)平衡移動原理，說明合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)的原因是溫度升高，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)減少，說明平衡逆向移動，而溫度升高，平衡向吸熱的方向移動，則合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)．
（2）根據(jù)如圖，合成氨的熱化學(xué)方程式是N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ•mol^-1．
（3）取1mol N₂（g）和3mol H₂（g）放在一密閉容器中，在催化劑存在時進(jìn)行反應(yīng)，測得反應(yīng)放出的熱量小于92.2kJ（填“大于”“等于”或“小于”），原因是由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物無法全部轉(zhuǎn)化為生成物；若加入催化劑，△H不變（填“變大”“變小”或“不變”）．
（4）已知：分別破壞1mol N≡N鍵、1mol H-H鍵需要吸收的能量為：946kJ、436kJ，則破壞1mol N-H鍵需要吸收的能量為391kJ．
（5）N₂H₄可視為：NH₃分子中的H被-NH₂取代的產(chǎn)物．發(fā)射衛(wèi)星用N₂H₄（g）為燃料，NO₂為氧化劑生成N₂和H₂O（g）．
已知：
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H₁=+67.7kJ•mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534kJ•mol^-1．
則：1mol N₂H₄與NO₂完全反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知溫度升高，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)減少，說明平衡逆向移動，而溫度升高，平衡向吸熱的方向移動；
（2）根據(jù)圖寫出熱化學(xué)方程式．注意反應(yīng)熱與物質(zhì)的量的關(guān)系；
（3）根據(jù)可逆反應(yīng)進(jìn)行不徹底的特點來解答，催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，反應(yīng)焓變不變；
（4）化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵斷裂吸收能量，形成新化學(xué)鍵放出能量，根據(jù)方程式計算焓變=反應(yīng)物總鍵能-生成物的總鍵能，以此計算；
（5）依據(jù)熱化學(xué)方程式的意義和蓋斯定律的內(nèi)容通過合并計算得到熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）由表格數(shù)據(jù)可知溫度升高，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)減少，說明平衡逆向移動，而溫度升高，平衡向吸熱的方向移動，則合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
故答案為：溫度升高，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分?jǐn)?shù)減少，說明平衡逆向移動，而溫度升高，平衡向吸熱的方向移動，則合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（2）由圖可知，$\frac{1}{2}$molN₂（g）與$\frac{3}{2}$molH₂（g）完全反應(yīng)生成1molNH₃（g）的反應(yīng)熱為-46.1kJ/mol，
所以合成氨的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2 kJ•mol^-1；
（3）反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化，3mol H₂，1mol N₂充分參與反應(yīng)也不可能生成2molNH₃，故放出的熱量小于92KJ的熱量，催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，反應(yīng)焓變不變；
故答案為：小于；由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物無法全部轉(zhuǎn)化為生成物；不變；
（4）已知：分別破壞1mol N≡N鍵、1mol H-H鍵需要吸收的能量為：946kJ、436kJ，設(shè)破壞1mol N-H鍵需要吸收的能量為x，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2 kJ•mol^-1，焓變=反應(yīng)物總鍵能-生成物的總鍵能，946kJ/mol+3×436kJ/mol-6x=92.2KJ/mol，x=391KJ/mol，破壞1mol N-H鍵需要吸收的能量為：391KJ；
故答案為：391；
（5）①N₂（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₁=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律：②×2-①得到：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol，1mol N₂H₄與NO₂完全反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85 kJ•mol^-1；
故答案為：N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85 kJ•mol^-1．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫方法和蓋斯定律的計算應(yīng)用，依據(jù)鍵能計算焓變，注意可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底，題目較簡單．