Question

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）如图1是N₂（g）和H₂（g）反应生成1mol NH₃（g）过程中能量变化示意图，请写出N₂和H₂反应的热化学方程式

 

；写出该反应的化学平衡常数表达式K=

 

；降低温度，该反应的K值

 

．（填“增大”、“减小”或“不变”）
（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NO_X还可以消除氮氧化物的污染．例如：
4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）；△H₁=a kJ?mol^-1
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H₂=b kJ/mol
若1mol NH₃还原NO生成N₂，则该反应过程中的反应热△H₃=

 

kJ/mol（用含a、b的式子表示）
（4）肼（N₂H₄）在空气中燃烧的热化学方程式为N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol
肼-空气燃料电池是一种碱性电池，电解质溶液是20～30%的KOH溶液，如图2所示．写出该电池的负极反应式

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,用盖斯定律进行有关反应热的计算,常见化学电源的种类及其工作原理,化学平衡常数的含义

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）先求出此反应的焓变，根据热化学方程式的书写规则再写出热化学方程式；依据平衡常数的概念写出表达式，反应是放热反应，降低温度平衡正向进行；
（2）根据反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能计算；
（3）利用盖斯定律计算；
（4）肼-空气燃料电池是一种碱性电池，电解质溶液是20～30%的KOH溶液，肼在负极在碱溶液中失电子发生氧化反应生成氮气，依据电荷守恒写出电极反应；

解答： 解：（1）反应物总能量大于生成物总能量，应为放热反应，生成1mol氨气放出46kJ热量，则反应的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol，化学平衡的平衡常数K=

c2(NH3)

c(N2)×c3(H2)

；反应是放热反应，降低温度平衡正向进行，平衡常数增大；
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol；

c2(NH3)

c(N2)×c3(H2)

；增大；
（2）反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，设N-H的键能为x，
则943+3×435-6x=-92，x=390；
故答案为：390；
（3）已知①4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）；△H₁=akJ/mol
②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H₂=bkJ/mol
利用盖斯定律将

①-3②

4

可得：NH₃（g）+

3

2

NO（g）=

5

4

N₂（g）+

3

2

H₂O（g）△H₃=

a-3b

4

kJ/mol，
故答案为：

a-3b

4

．
（4）N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），肼在负极失电子发生氧化反应生成氮气，依据电荷守恒写出电极反应为：N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O；
故答案为：N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O；

点评：本题考查了反应焓变与键能的计算关系，原电池原理的应用，化学平衡常数概念和影响因素，题目难度中等．