Question

4．氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用．
（1）圖1是N₂（g）和H₂（g）反應生成1mol NH₃（g）過程中能量變化示意圖，請寫出N₂和H₂反應的熱化學方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．

（2）已知：H-H、N≡N鍵能分別為435kJ•mol^-1、943kJ•mol^-1，則結合（1）圖中數據，計算N-H的鍵能390kJ•mol^-1．
（3）已知：N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）；△H₁=-19.5kJ•mol^-1；
N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）；△H₂=-534.2kJ•mol^-1
肼（N₂H₄）與氧化劑N₂O₄反應生成N₂和水蒸氣．寫出該反應的熱化學方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9 kJ/mol．
（4）工業(yè)上可電解NO制備NH₄NO₃，其工作原理如圖2所示，該陽極發(fā)生的電極反應式為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺．為使電解產物全部轉化為5mol NH₄NO₃，需補充的物質是NH₃（填化學式），此時電子轉移的物質的量為15mol．

Answer 1

分析 （1）據焓變等于反應物活化能減去生成物活化能求算焓變，再書寫熱化學方程式；
（2）根據反應熱等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能計算；
（3）依據蓋斯定律：②×2-①得到：2N₂H₄（l）++N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g），反應熱與化學計量數成正比；
（4）工業(yè)上電解NO制備 NH₄NO₃，由裝置圖可知陽極發(fā)生氧化反應，NO被氧化生成NO₃^-，陰極發(fā)生還原反應，NO被還原生成NH₄⁺，依據電解方程式判斷解答．

解答 解：（1）據焓變等于反應物活化能減去生成物活化能求算焓變，N₂和H₂反應生成1mol NH₃過程中的△H=254KJ/mol-300KJ/mol=-46KJ/mol，所以熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol；
（2）反應熱等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能，設N-H的鍵能為x，則943+3×435-6x=-92，x=390，
故答案為：390；
（3）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ?mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
根據蓋斯定律可知肼和N₂O₄反應的熱化學方程：②×2-①得到：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9 kJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9 kJ/mol；
（4）電解NO制備NH₄NO₃，陽極反應為NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，陰極反應為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，從兩極反應可看出，要使得失電子守恒，陽極產生的NO₃^-的物質的量大于陰極產生的NH₄⁺的物質的量，總反應方程式為：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，因此若要使電解產物全部轉化為NH₄NO₃，需補充NH₃，為使電解產物全部轉化為5mol NH₄NO₃，實際需在陰極生成3molNH₄⁺，根據陰極反應為：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，此時電子轉移的物質的量為15mol，
故答案為：NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺；NH₃；15．

點評 本題綜合考查化學反應與能量變化、書寫電極反應方程式、閱讀題目獲取新信息能力等，需要學生具備扎實的基礎與綜合運用知識、信息分析解決問題能力，注意物質的總能量、鍵能與反應熱的計算關系，題目難度中等．