题目内容

15.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用.
(1)如图是N2(g)和H2(g)反应生成1mol NH3(g)过程中能量变化示意图,A代表的含义代表反应物的总能量A与C差值代表的含义代表反应热的大小.请写出N2和H2反应的热化学方程式:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92KJ/mol.反应过程中加入正向催化剂,E1和E2变化情况变小(变大,变小,不变),△H变化情况不变(变大,变小,不变)假设此反应在密闭容器中反应过程中活化分子百分数变化情况变大(变大,变小,不变).
(2)若已知下列数据
化学键H-H N≡N
键能/kJ•mol-1435943
试根据表中及图中数据计算N-H的键能为390kJ•mol-1.
(3)用NH3催化还原NOx还可以消除氮氧化物的污染.
例如:4NH3(g)+3O2(g)═2N2(g)+6H2O(g)△H1=-a kJ•mol-1 ①
N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=-b kJ•mol-1 ②
若1mol NH3还原NO至N2,并生成水蒸气,则该反应过程中的反应热△H3=$\frac{(3b-a)}{4}$kJ•mol-1(用含a、b的式子表示).

分析 (1)反应物和生成物的活化能的能量的差即为反应吸收或放出的能量;据△H=反应物的活化能-生成物的活化能求得△H,即可写出热化学方程式;催化剂通过降低正逆反应的活化能、提高活化分子百分数来加快反应速率;
(2)△H=反应物键能和-生成物键能和;
(3)利用盖斯定律,将所给的反应根据目标反应做相应的变化即可.

解答 解:(1)由图示可知,A代表的含义是反应物的总能量,反应物和生成物的活化能的能量的差即为反应吸收或放出的能量,故A与C的差代表代表反应热的大小;△H=反应物的活化能-生成物的活化能=1127KJ/mol-1173KJ/mol=-92KJ/mol,热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92KJ/mol;催化剂通过降低正逆反应的活化能、提高活化分子百分数来加快反应速率,故使用正催化剂,E1和E2均变小,但由于△H取决于反应物这生成物总能量的差值,故△H不变,使用催化剂能提高活化分子百分数,故答案为:代表反应物的总能量;代表反应热的大小;N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92 kJ•mol-1;变小;不变;变大;
(2)△H=反应物键能和-生成物键能和=943KJ/mol+3×435KJ/mol-6×Q(N-H)=-92KJ/mol,Q(N-H)=391KJ/mol,故答案为:390;
(3)已知①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)△H1=-akJ/mol;
②N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H2=-bkJ/mol;
利用盖斯定律将$\frac{①-3②}{4}$可得NH3(g)+$\frac{3}{2}$NO(g)=$\frac{5}{4}$N2(g)+$\frac{3}{2}$H2O(g)△H3=$\frac{-a+3b}{4}$kJ/mol,
故答案为:$\frac{(3b-a)}{4}$.

点评 本题考查综合考查化学反应与能量变化知识,注意物质的总能量、键能与反应热的计算关系,把握盖斯定律的计算方法,题目难度中等.

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5.Ⅰ.控制变量法是化学实验的一种常用方法.下表是某学习小组研究等物质的量浓度的稀硫酸和锌反应的实验数据,分析以下数据,回答下列问题:
序号硫酸的体积/mL锌的质量/g锌的形状温度/℃完全溶于酸的时间/s生成硫酸锌的质量/g
150.02.0薄片25100m1
250.02.0颗粒2570m2
350.02.0颗粒3535m3
450.02.0粉末25455.0
550.06.0粉末3530m5
650.08.0粉末25t616.1
750.010.0粉末25t716.1
(1)化学反应速率本质上是由反应物本身的性质决定的,但外界条件也会影响反应速率的大小.本实验中实验2和实验3表明温度对反应速率有影响,该因素对反应速率的具体影响是:其它条件相同时,温度越高反应速率越快.
(2)我们最好选取实验1、2和4(填3个实验序号)研究锌的形状对反应速率的影响.我们发现在其它条件相同时,反应物间的接触面积越大反应速率越快.
(3)若采用与实验1完全相同的条件,但向反应容器中滴加少量硫酸铜溶液,发现反应速率明显加快.原因是锌会置换出少量的金属铜,在该条件下构成了原电池,加快了反应速率.
(4)利用表中数据,可以求得:硫酸的物质的量浓度是2.0mol/L.
Ⅱ.某温度时,在5L的容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示.请通过计算回答下列问题:
(5)反应开始至2min,Y的平均反应速率0.03mol/(L•min).
(6)分析有关数据,写出X、Y、Z的反应方程式X(g)+3Y(g)?2Z(g).

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