Question

19．氨在工農業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛．在壓強為30MPa時，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分數(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)，結合化學平衡移動原理，說明合成氨反應是放熱反應的原因是溫度升高，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分數(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，則合成氨反應是放熱反應．
（2）根據(jù)如圖，合成氨的熱化學方程式是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，在催化劑存在時進行反應，測得反應放出的熱量小于92.2kJ（填“大于”“等于”或“小于”），原因是由于該反應是可逆反應，反應物無法全部轉化為生成物；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完全反應的熱化學方程式為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的體積分數(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)圖寫出熱化學方程式．注意反應熱與物質的量的關系；
（3）根據(jù)可逆反應進行不徹底的特點來解答，催化劑改變反應速率不改變化學平衡，反應焓變不變；
（4）化學反應中，化學鍵斷裂吸收能量，形成新化學鍵放出能量，根據(jù)方程式計算焓變=反應物總鍵能-生成物的總鍵能，以此計算；
（5）依據(jù)熱化學方程式的意義和蓋斯定律的內容通過合并計算得到熱化學方程式．

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的體積分數(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，則合成氨反應是放熱反應；
故答案為：溫度升高，合成氨平衡混合氣體中NH₃的體積分數(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，則合成氨反應是放熱反應；
（2）由圖可知，$\frac{1}{2}$molN₂（g）與$\frac{3}{2}$molH₂（g）完全反應生成1molNH₃（g）的反應熱為-46.1kJ/mol，
所以合成氨的熱化學反應方程式為：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）反應是可逆反應，反應物不能完全轉化，3mol H₂，1mol N₂充分參與反應也不可能生成2molNH₃，故放出的熱量小于92KJ的熱量，催化劑改變反應速率不改變化學平衡，反應焓變不變；
故答案為：小于；由于該反應是可逆反應，反應物無法全部轉化為生成物；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完全反應的熱化學方程式為：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 本題考查了熱化學方程式的書寫方法和蓋斯定律的計算應用，依據(jù)鍵能計算焓變，注意可逆反應不能進行徹底，題目較簡單．