Question

9．氨气是一种重要的化工产品，是生产铵盐、尿素等的原料．工业合成氨的反应如下：N₂（g）+3H₂（g）$?_{高温高压}^{催化剂}$ 2NH₃（g）△H=-92.4kJ•mol^-1
（1）已知H₂（g）的燃烧热为285.8kJ•mol^-1，写出NH₃（g）在纯氧中燃烧生成无毒、无害物质的热化学方程式：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530kJ•mol^-1．
（2）NH₃在一定条件下可被氧化．
已知：ⅰ．4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1269kJ/mol
ⅱ．
$→_{键断裂}^{498J/mol}$+
$→_{键断裂}^{946kJ/mol}$+
①断开1mol H-O 键与断开 1mol H-N 键所需能量相差约72.6kJ；
②H-O 键比H-N键（填“强”或“弱”）强．
（3）如图是某压强下，N₂与H₂按体积比1：3投料时，反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线．其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线．
①图中b点，v（正）＞v（逆）．（填“＞”、“=”或“＜”）
②图中a点，容器内气体n（N₂）：n（NH₃）=1：4．
（4）水中的氨在微生物作用下可被氧化为亚硝酸，其化学方程式是2NH₃+3O₂ $\frac{\underline{\;微生物\;}}{\;}$2HNO₂+2H₂O．
（5）电解法能将碱性溶液中的NO₂^-转化为N₂而除去，其电极反应式是2NO₂^-+6e^-+4H₂O=N₂↑+8OH^-．

Answer 1

分析 （1）将已知热化学方程式和氢气的燃烧热的热化学方程式，综合利用盖斯定律求解；
（2）①根据物质的键能变化计算；
②根据键能的差值，判断键的强弱；
（3）①根据反应的方向，判断正逆反应速率的大小；
②根据氨气的体积分数计算n（N₂）：n（NH₃）；
（4）水中的氧气氧化氨气生成亚硝酸和水；
（5）电解法能将碱性溶液中的NO₂^-转化为N₂和OH^-．

解答 解：（1）NH₃（g）在纯氧中燃烧生成无毒、无害物质量氮气，的热化学方程式，实际上是考查盖斯定律的应用，根据H₂（g）的燃烧热为285.8kJ•mol^-1，_即H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1…①，再结合已知的：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4 kJ•mol^-1…②
（①×3-②）×2即可得到：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530 kJ•mol ^-1，
故答案为：4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（l）△H=-1530 kJ•mol ^-1； 
（2）①根据4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1269kJ/mol，可知12H-N+3×498kJ/mol-2×946kJ/mol-12H-O=-1269kJ/mol，得（H-O）-（H-N）=72.6kJ/mol，故答案为：72.6；
②根据（H-O）-（H-N）=72.6kJ/mol，可知H-O 键比H-N键强，
故答案为：强；
（3）①图中b点，氨气的体积分数逐渐增加，可知向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率，
故答案为：＞；
 ②图中a点，设反应的N₂为x，
                                N₂+3H₂?2NH₃
初始物质的量：1         3        0
变化的物质的量：x        3x      2x
平衡时的物质的量：1-x   3-3x    2x
氨气的体积分数为50%时，则$\frac{2x}{1-x+3-3x+2x}$=50%，
解之得x=$\frac{2}{3}$，
则n（N₂）：n（NH₃）=$\frac{1}{3}$：$\frac{4}{3}$=1：4，
故答案为：1：4；
（4）水中的氧气氧化氨气生成亚硝酸和水，方程式为2NH₃+3O₂═2HNO₂+2H₂O，
故答案为：2NH₃+3O₂═2HNO₂+2H₂O；
（5）电解法能将碱性溶液中的NO₂^-转化为N₂和OH^-，电极反应式为2NO₂^-+6e^-+4H₂O=N₂↑+8OH^-，
故答案为：2NO₂^-+6e^-+4H₂O=N₂↑+8OH^-．

点评 本题是一道有关氮元素的综合题，考查学生分析和解决问题的能力，主要是热化学方程式书写、题目难度中等．