题目内容

11.图甲是一定的温度和压强下N 2和 H2反应生成 1mol NH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热 化学方程式(△H 的数值用含字母 Q1、Q2 的代数式表示):N2 (g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=2(Q2-Q1) kJ•mol-1.

(1)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2 在催化剂(掺有少量 Fe2O3 的 TiO2)表面与水发生下列反应,
已知:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1,
2H2(g)+O2(g)?2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol1,
则 2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=-1530kJ•mol-1;
(2)饮用水中的 NO3-主要来自于 NH4+.已知在微生物的作用下,NH4+经过两步反应被氧化成 NO3-.两步反应的能量变化示意图如图乙:1molNH4+全部被氧化成 NO3-的热化学方程式为NH4+ (aq)+2O2(g)=2H+(aq)+NO3- (aq)+H2O(l)△H=-346 kJ•mol-1.

分析 由图甲可知,N2和H2反应生成1molNH3放出的热量为(Q2-Q1)kJ,注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式;
(1)已知:①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1,
②2H2(g)+O2(g)?2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol1,
根据盖斯定律,可知①×2-②×3可得:2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g),反应热也进行相应的计算;
(2)由图可知,第一步热化学反应为:NH4+ (aq)+$\frac{3}{2}$O2(g)=2H+(aq)+NO2- (aq)+H2O(l)△H=-273kJ•mol-1,第二步热化学反应为:NO2- (aq)+$\frac{1}{2}$O2(g)=NO3- (aq))△H=-73kJ•mol-1,利用盖斯定律可计算1mol NH4+(aq)全部氧化成NO3- (aq)的热化学方程式.

解答 解:由图甲可知,N2和H2反应生成1molNH3放出的热量为(Q2-Q1)kJ,该反应的热化学反应方程式为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-2(Q2-Q1)kJ•mol-1,
故答案为:N2 (g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=2(Q2-Q1) kJ•mol-1;
(1)已知:①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.4kJ•mol-1,
②2H2(g)+O2(g)?2H2O(l)△H=-571.6kJ•mol1,
根据盖斯定律,可知①×2-②×3可得:2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g),故△H=2×(-92.4kJ•mol-1)-3×(-571.6kJ•mol-1)=-1530kJ•mol-1,
故答案为:-1530kJ•mol-1;
(3)由图可知,第一步热化学反应为:NH4+ (aq)+$\frac{3}{2}$O2(g)=2H+(aq)+NO2- (aq)+H2O(l)△H=-273kJ•mol-1 ①,
第二步热化学反应为:NO2- (aq)+$\frac{1}{2}$O2(g)=NO3- (aq))△H=-73kJ•mol-1 ②,
由盖斯定律可知①+②得1mol NH4+(aq)全部氧化成NO3- (aq)的热化学方程式为:NH4+ (aq)+2O2(g)=2H+(aq)+NO3- (aq)+H2O(l)△H=-346 kJ•mol-1,
故答案为:NH4+ (aq)+2O2(g)=2H+(aq)+NO3- (aq)+H2O(l)△H=-346 kJ•mol-1.

点评 本题考查盖斯定律应用,涉及热化学方程式书写、反应热有关计算等,难度不大,注意对盖斯定律的理解.

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