Question

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

(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(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：____________________________________。

(2)已知化学键键能是形成或断裂1mol化学键放出或吸收的能量，单位为kJ·mol－1。

化学键	H—H	N≡N
键能/kJ·mol－1	435	943

试根据表中及(1)的图中数据计算N—H键的键能为________kJ·mol－1。

(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染。例如：

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

N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1②

若1molNH3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)氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水。科学家利用此原理，设计成氨气-氧气燃料电池，则通入氨气的电极在碱性条件下发生反应的电极反应式为____________。

Answer 1

【答案】N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1 390kJ·mol－1 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O

【解析】

(1)据图可知N2(g)和H2(g)反应生成1molNH3(g)过程中放出300kJ-254kJ=46kJ能量，则反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ/mol；

(2)设N-H的键能为akJ/mol，△H=反应物键能之和-生成物键能之和=943kJ/mol+3×435kJ/mol-6×akJ/mol=-92kJ/mol，解得a=390 ；

(3)已知：4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－akJ·mol－1①

N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1②

根据盖斯定律可得NH3(g)+NO(g)=N2(g)+H2O(g)△H3=kJ/mol；

(4)氨气在纯氧中燃烧，生成一种单质和水，根据元素守恒可知该单质为N2，所以通入氨气的电极失电子发生氧化反应，电解质溶液显碱性，所以生成N2和H2O，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。