Question

5．氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和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1molN-H键时释放390.8kJ的能量．
①图中E的大小对该反应热有无影响？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？降低，理由催化剂参与反应，改变了反应路径，降低反应的活化能．
②图中△H=-94.8kJ/mol．
③如果反应速率v（H₂）为0.15mol/（L•min），则v（N₂）=0.05 mol/（L•min），v（NH₃）=0.1mol/（L•min）．
（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2N₂H₄（l）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1049.9kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）①加入催化剂，可以使得活化能减小，反应速度加快；
②根据反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）结合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1molN-H键时释放390.8kJ的能量计算反应热；
③依据化学反应速率之比等于系数之比计算得到．
（2）已知①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l），△H=-19.5kJ/mol；
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534.7kJ/mol；
利用盖斯定律将②×2-①可得2N₂H₄（l）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g），并以此计算反应热．

解答 解：（1）①因图中A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量，而E为反应的活化能，由于反应热的大小取决于反应物和生成物的总能量的相对大小，故E的大小对反应热无影响；加入催化剂，改变了反应路径，使反应的活化能减小，即B点降低．
故答案为：无影响；降低；催化剂参与反应，改变了反应路径，降低反应的活化能；
②根据反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）结合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1molN-H键时释放390.8kJ的能量，可知，反应的反应热△H=942kJ/mol+3×436kJ/mol-390.8kJ/mol×6=-94.8KJ/mol，
故答案为：-94.8KJ/mol；
③由于v（H₂）=0.15mol/（L•min），而化学反应速率之比等于系数之比，故v（N₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂）=0.05mol/（L•min），v（NH₃）=2v（N₂）=0.1mol/（L•min），
故答案为：0.05；0.1mol/（L•min）；
（2）已知①N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l），△H=-19.5kJ/mol；
②N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=-534.7kJ/mol；
利用盖斯定律将②×2-①可得2N₂H₄（l）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g），
△H=（-534.7kJ/mol）×2-（-19.5kJ/mol）=-1049.9kJ/mol，
故答案为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1049.9kJ/mol．

点评 本题考查反应热的计算，题目难度不大，注意盖斯定律的应用，易错点为催化剂的使用只影响活化能，但不影响反应热．