Question

【题目】氨在工农业生产中应用广泛。在压强为30 MPa时，合成氨平衡混合气体中NH3的体积分数如下：

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

请回答：

（1）根据表中数据，结合化学平衡移动原理，说明合成氨反应是放热反应的原因是__________________________________________________。

（2）根据下图，合成氨的热化学方程式是__________________________。

（3）取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量________92.2 kJ(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是________________________；若加入催化剂，ΔH________(填“变大”“变小”或“不变”)。

（4）已知：分别破坏1 mol N≡N键、1 mol H—H键需要吸收的能量为：946 kJ、436 kJ，则破坏1 mol N—H键需要吸收的能量为________kJ。

（5）N2H4可视为：NH3分子中的H被—NH2取代的产物。发射卫星用N2H4(g)为燃料，NO2为氧化剂生成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。

则：1 mol N2H4与NO2完全反应的热化学方程式为____________________。

Answer 1

【答案】温度升高，氨在混合气体中的体积分数减小，平衡逆向移动，温度升高平衡向着吸热反应方向移动，故正反应是放热反应 N2(g)＋3H2(g) ==2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1 小于 由于该反应是可逆反应，反应物无法全部转化为生成物 不变 391 N2H4(g)＋NO2(g)===3/2N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－567.85 kJ·mol－1

【解析】

（1）由表格中的数据可以知道温度升高,合成氨平衡混合气体中氨气的体积分数减少,说明平衡逆向移动,而温度升高,平衡向吸热的方向移动；

（2）由图可以知道1/2molN2(g)，3/2mol H2(g) 完全反应生成1molNH3(g) 的反应热为－46.1kJ·mol－1，据此写出合成氨的热化学反应方程式；

（3）合成氨的反应为可逆反应，反应物无法全部转化为生成物；

（4）根据反应热=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量进行计算；

（5）根据盖斯定律进行计算。

(1)由表格数据可以知道温度升高,合成氨平衡混合气体中氨气的体积分数减少,说明平衡逆向移动,而温度升高,平衡向吸热的方向移动,则合成氨反应是放热反应；
因此，本题正确答案是: 温度升高，氨在混合气体中的体积分数减小，平衡逆向移动，温度升高平衡向着吸热反应方向移动，故正反应是放热反应。

(2)由图可以知道1/2molN2(g)，3/2mol H2(g) 完全反应生成1molNH3(g) 的反应热为－46.1kJ·mol－1，所以合成氨的热化学反应方程式为: N2(g)＋3H2(g) ==2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1；

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

(3) 在一密闭容器中，合成氨的反应为可逆反应，反应物无法全部转化为生成物，所以取1mol N2(g)和3mol H2(g)放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量小于92.2 kJ；若加入催化剂，能够加快反应速率，但不影响反应热，ΔH不变；综上所述，本题答案是：小于；由于该反应是可逆反应，反应物无法全部转化为生成物；不变。

（4）N2(g)＋3H2(g) ==2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，则破坏1molN—H键需要吸收的能量为xkJ，根据反应热=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量可知，-92.2=946+3×436-2×3×x，x=391kJ；综上所述，本题答案是：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，根据盖斯定律可知，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与NO2完全反应的热化学方程式为N2H4(g)＋NO2(g)===3/2N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－567.85 kJ·mol－1；综上所述，本题答案是：N2H4(g)＋NO2(g)===3/2N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－567.85 kJ·mol－1。