题目内容
【题目】氨在工农业生产中应用广泛。在压强为30MPa时,不同温度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)根据图中所示,合成氨的热化学方程式为___。
(2)将1molN2(g)和3molH2(g)通入一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量___92.2kJ(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”)。
(3)已知破坏1molN≡N键、1molH—H键需要吸收的能量分别为946kJ、436kJ,则破坏1molN—H键需要吸收的能量为___kJ。
(4)N2H4可视为NH3分子中的一个H被—NH2取代的产物。发射卫星用N2H4(g)为燃料,以NO2为氧化剂发生反应生成N2和H2O(g)。
已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH1=+67.7kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534kJ·mol-1。
则1molN2H4与NO2完全反应的热化学方程式为___。
【答案】N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ·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)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-567.85kJmol-1
【解析】
(1)由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应;
(2)合成氨的反应为可逆反应;加入催化剂能降低反应的活化能;
(3)根据ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能进行计算;
(4)根据盖斯定律进行计算,书写热化学方程式;
(1)由图可知,1molN2(g)与1.5molH2(g)完全反应生成1molNH3(g)的反应热ΔH=-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=-92.2kJ·mol-1;
(2)合成氨反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,3molH2和1molN2参与反应不可能生成2molNH3,故放出的热量小于92.2kJ,催化剂可降低反应的活化能,可改变反应速率但不改变化学平衡,反应热不变;
(3)已知破坏1molN≡N键、1molH—H键需要吸收的能量分别为946kJ、436kJ。设破坏1molN—H键需要吸收的能量为x,结合反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ·mol-1,根据ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=946kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-6x=-92.2kJ·mol-1,x=391kJ·mol-1,即破坏1molN—H键需要吸收的能量为391kJ;
(4)已知①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH1=+67.7kJ·mol-1,②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534kJ·mol-1。依据盖斯定律由②×2-①可得2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1135.7kJ·mol-1,1molN2H4与NO2完全反应的热化学方程式为N2H4(g)+NO2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-567.85kJ·mol-1。
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