Question

【題目】氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。

(1)上圖是N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成1 mol NH3(g)過程中能量的變化示意圖，請寫出N2和H2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______________。

(2)若已知下列數(shù)據(jù)：

化學(xué)鍵	H—H	N≡N
鍵能/kJ·mol－1	435	943

試根據(jù)表中及圖中數(shù)據(jù)計算N—H的鍵能：________ kJ·mol－1。

(3)用NH3催化還原NOx還可以消除氮氧化物的污染。已知：

4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1①

N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH2＝－b kJ·mol－1②

若1 mol NH3還原NO至N2，則該反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱ΔH3＝________ kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。

(4)捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑，它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應(yīng)：

反應(yīng)Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) (NH4)2CO3(aq) ΔH1

反應(yīng)Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq)　ΔH2

反應(yīng)Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)　ΔH3

則ΔH3與ΔH1、ΔH2之間的關(guān)系是ΔH3＝________。

Answer 1

【答案】N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　 ΔH＝－92 kJ·mol－1 390 2ΔH2－ΔH1

【解析】

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。

(1)根據(jù)圖像得出生成1 mol NH3(g)的焓變ΔH =254 kJ·mol－1 - 300 kJ·mol－1 =-46 kJ·mol－1，N2和H2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1

(2)設(shè)N—H鍵鍵能為x kJ·mol－1

ΔH = 斷鍵吸收的熱量 – 成鍵放出的熱量 = 943 kJ·mol－1 + 435 kJ·mol－1×3 – 6x =

－92 kJ·mol－1

x = 390

故答案為：390；

(3)用NH3催化還原NOx還可以消除氮氧化物的污染。已知：

4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－a kJ·mol－1①

N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH2＝－b kJ·mol－1②

4NH3(g) ＋ 6NO(g) === 5N2(g) ＋6H2O(g)

要得到目標(biāo)反應(yīng)：① - ②×3 即ΔH ＝(3b－a)kJ·mol－1

若1 mol NH3還原NO至N2，則該反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱ΔH3＝ kJ·mol－1，

故答案為：；

(4)反應(yīng)Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1

反應(yīng)Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq) ΔH2

反應(yīng)Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq) ΔH3

將第二個反應(yīng)方程的2倍減去第一個方程得到方程三，ΔH3＝2ΔH2－ΔH1，

故答案為：2ΔH2－ΔH1。