Question

【题目】氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

(1)上图是N2(g)和H2(g)反应生成1 mol NH3(g)过程中能量的变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式：______________。

(2)若已知下列数据：

化学键	H—H	N≡N
键能/kJ·mol－1	435	943

试根据表中及图中数据计算N—H的键能：________ kJ·mol－1。

(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。已知：

4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1①

N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1②

若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3＝________ kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。

(4)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：

反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) (NH4)2CO3(aq) ΔH1

反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq)　ΔH2

反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)　ΔH3

则ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是ΔH3＝________。

Answer 1

【答案】N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　 ΔH＝－92 kJ·mol－1 390 2ΔH2－ΔH1

【解析】

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

(1)根据图像得出生成1 mol NH3(g)的焓变ΔH =254 kJ·mol－1 - 300 kJ·mol－1 =-46 kJ·mol－1，N2和H2反应的热化学方程式：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1

(2)设N—H键键能为x kJ·mol－1

ΔH = 断键吸收的热量 – 成键放出的热量 = 943 kJ·mol－1 + 435 kJ·mol－1×3 – 6x =

－92 kJ·mol－1

x = 390

故答案为：390；

(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。已知：

4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1①

N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1②

4NH3(g) ＋ 6NO(g) === 5N2(g) ＋6H2O(g)

要得到目标反应：① - ②×3 即ΔH ＝(3b－a)kJ·mol－1

若1 mol NH3还原NO至N2，则该反应过程中的反应热ΔH3＝ kJ·mol－1，

故答案为：；

(4)反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1

反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq) ΔH2

反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq) ΔH3

将第二个反应方程的2倍减去第一个方程得到方程三，ΔH3＝2ΔH2－ΔH1，

故答案为：2ΔH2－ΔH1。