Question

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）过程中能量的变化示意图，请写出N₂和H₂反应的热化学方程式：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol．
（2）若已知下列数据：

化学键	H-H	N≡N
键能/kJ•mol-1	435	943

试根据表中及图中数据计算N-H的键能：390kJ•mol^-1．
（3）用NH₃催化还原NO_x还可以消除氮氧化物的污染．已知：
4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂+6H₂O（g）△H₁=-a kJ•mol^-1①
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₂=-b kJ•mol^-1②
求：若1mol NH₃还原NO至N₂，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）．
（4）捕碳技术（主要指捕获CO₂）在降低温室气体排放中具有重要的作用．目前NH₃和（NH₄）₂CO₃已经被用作工业捕碳剂，它们与CO₂可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?（NH₄）₂CO₃（aq）△H₁
反应Ⅱ：NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?NH₄HCO₃（aq）△H₂
反应Ⅲ：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）△H₃
请回答下列问题：
△H₃与△H₁、△H₂之间的关系是△H₃=2△H₂-△H₁．

Answer 1

分析 （1）据焓变等于反应物活化能减去生成物活化能求算焓变，再书写热化学方程式；
（2）据△H=反应物键能和-生成物键能和求算；
（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$\frac{①-3②}{4}$计算；
（4）根据盖斯定律，热化学方程式Ⅱ×2-热化学方程式Ⅰ可得热化学方程式Ⅲ，从而得出目标反应Ⅲ的焓变△H₃．

解答 解：（1）据焓变等于反应物活化能减去生成物活化能求算焓变，N₂和H₂反应生成2mol NH₃过程中的△H=（254KJ/mol-300KJ/mol）×2=-92KJ/mol，所以热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol，故答案为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol；
（2）设N-H的键能为a，△H=反应物键能和-生成物键能和=943KJ/mol+3×435KJ/mol-6×aKJ/mol=-92KJ/mol，即a=390，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=$\frac{3b-a}{4}$kJ/mol，故答案为：$\frac{3b-a}{4}$；
（4）反应Ⅰ：2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）═（NH₄）₂CO₃（aq）△H₁
反应Ⅱ：NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）═NH₄HCO₃（aq）△H₂
根据盖斯定律Ⅱ×2-Ⅰ可得：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O （l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）△H₃=2△H₂-△H₁，
故答案为：2△H₂-△H₁．

点评 本题考查了放热反应的图形分析、利用键能求算焓变以及盖斯定律在热化学方程式中的应用，题目难度中等，明确盖斯定律的含义及应用方法为解答关键，注意掌握热化学方程式的概念及书写原则，试题培养了学生灵活应用基础知识的能力．