Question

【題目】氨在工農業生產中應用廣泛。在壓強為30 MPa時，合成氨平衡混合氣體中NH3的體積分數如下：

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

請回答：

（1）根據表中數據，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__________________________________________________。

（2）根據下圖，合成氨的熱化學方程式是__________________________。

（3）取1 mol N2(g)和3 mol 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________92.2 kJ(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是________________________；若加入催化劑，ΔH________(填“變大”“變小”或“不變”)。

（4）已知：分別破壞1 mol N≡N鍵、1 mol H—H鍵需要吸收的能量為：946 kJ、436 kJ，則破壞1 mol N—H鍵需要吸收的能量為________kJ。

（5）N2H4可視為：NH3分子中的H被—NH2取代的產物。發射衛星用N2H4(g)為燃料，NO2為氧化劑生成N2和H2O(g)。

已知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.7 kJ·mol－1

N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534 kJ·mol－1。

則：1 mol N2H4與NO2完全反應的熱化學方程式為____________________。

Answer 1

【答案】溫度升高，氨在混合氣體中的體積分數減小，平衡逆向移動，溫度升高平衡向著吸熱反應方向移動，故正反應是放熱反應 N2(g)＋3H2(g) ==2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1 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 391 N2H4(g)＋NO2(g)===3/2N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－567.85 kJ·mol－1

【解析】

（1）由表格中的數據可以知道溫度升高,合成氨平衡混合氣體中氨氣的體積分數減少,說明平衡逆向移動,而溫度升高,平衡向吸熱的方向移動；

（2）由圖可以知道1/2molN2(g)，3/2mol H2(g) 完全反應生成1molNH3(g) 的反應熱為－46.1kJ·mol－1，據此寫出合成氨的熱化學反應方程式；

（3）合成氨的反應為可逆反應，反應物無法全部轉化為生成物；

（4）根據反應熱=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出的總能量進行計算；

（5）根據蓋斯定律進行計算。

(1)由表格數據可以知道溫度升高,合成氨平衡混合氣體中氨氣的體積分數減少,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；
因此，本題正確答案是: 溫度升高，氨在混合氣體中的體積分數減小，平衡逆向移動，溫度升高平衡向著吸熱反應方向移動，故正反應是放熱反應。

(2)由圖可以知道1/2molN2(g)，3/2mol H2(g) 完全反應生成1molNH3(g) 的反應熱為－46.1kJ·mol－1，所以合成氨的熱化學反應方程式為: N2(g)＋3H2(g) ==2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1；

綜上所述，本題答案是：N2(g)＋3H2(g) ==2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1。

(3) 在一密閉容器中，合成氨的反應為可逆反應，反應物無法全部轉化為生成物，所以取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92.2 kJ；若加入催化劑，能夠加快反應速率，但不影響反應熱，ΔH不變；綜上所述，本題答案是：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）N2(g)＋3H2(g) ==2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，則破壞1molN—H鍵需要吸收的能量為xkJ，根據反應熱=反應物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出的總能量可知，-92.2=946+3×436-2×3×x，x=391kJ；綜上所述，本題答案是：391。

（5）①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH1＝＋67.7 kJ·mol－1，②N2H4(g)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534 kJ·mol－1，根據蓋斯定律可知，②×2-①可知，2N2H4(g)＋2NO2(g)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH=－534×2-67.7=－1135.7 kJ·mol－1；所以1mol N2H4與NO2完全反應的熱化學方程式為N2H4(g)＋NO2(g)===3/2N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－567.85 kJ·mol－1；綜上所述，本題答案是：N2H4(g)＋NO2(g)===3/2N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－567.85 kJ·mol－1。