Question

（15分）氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛的应用。请回答下列问题：

（1）氨气可由N₂和H₂反应制取，N₂（g）+3H₂  （g）   2NH₃（g）反应过程的能量变化如图所示：

已知：1molN₂分子中的化学键断裂时需要吸收942kJ的能量；1molH₂分子中的化学键断裂时需要吸收436kJ的能量；形成1mol N—H键时释放390.8kJ的能量。

①图中A、C分别表示             、                 ，E的大小对该反应    的反应热有无影响？          。

该反应需要用铁触媒作催化剂，加铁触媒会使图中B点升高还是降低？      理由                                                   。

②图中△H=          kJ·mol^-1。

③如果反应速率ν（H₂）为0.15mol· L^-1 ·min^-1,则ν（N₂）=      mol· L^-1 ·min^-1　ν（NH₃）=

         mol·L^-1  ·min^-1。

（2）肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气。

已知：N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）  △H= -19.5kJ·mol^-1      

N₂H₄（l）+O₂（g）= N₂（g）+2H₂O（g） △H= -534.2kJ·mol^-1

请写出肼和 N₂O₄反应的热化学反应方程式                                。

 

Answer 1

【答案】

（1）①1mol N₂（g）和3mol H₂（g）具有的总能量、2 mol NH₃（g）具有的总能量（答反应物的总能量  、生成物的总能量也给分）  无 、 降低 （各1分）

催化剂能改变反应的路径，使发生反应所需的活化能E降低（2分）    

②-94.8    （2分）          ③0.05    0.10   （各2分）

（2）2N₂H₄（l）+ N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g） △H= -1048.9kJ·mol^-1  （3分）

【解析】（1）①根据图像可知，A表示1mol N₂（g）和3mol H₂（g）具有的总能量，C表示2 mol NH₃（g）具有的总能量。E表示反应到活化能，对反应热是无影响的。催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率。

②反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，所以反应热＝942 kJ·mol^-1＋3×432kJ·mol^-1－2×3×390.8kJ·mol^-1＝－94.8 kJ·mol^-1。

③因为速率之比是相应的化学计量数之比，所以氮气和氨气的反应速率分别是0.15mol· L^-1 ·min^-1÷3＝0.05mol· L^-1 ·min^-1、0.15mol· L^-1 ·min^-1÷3×2＝0.10 mol· L^-1 ·min^-1。

（2）根据盖斯定律可知，反应①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）和反应②N₂H₄（l）+O₂（g）= N₂（g）+2H₂O（g）合并即可，即②×2－①得到2N₂H₄（l）+ N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g），所以反应热＝－534.2kJ·mol^-1×2＋19.5kJ·mol^-1＝－1048.9kJ·mol^-1。