Question

【題目】氨在工農業生產中應用廣泛。在壓強為30MPa時，不同溫度時合成氨平衡混合氣體中NH3的體積分數如下：

溫度/℃	200	300	400	500	600
氨含量/%	89.9	71.0	47.0	26.4	13.8

請回答：

（1）根據圖中所示，合成氨的熱化學方程式為___。

（2）將1molN2(g)和3molH2(g)通入一密閉容器中，在催化劑存在時進行反應，測得反應放出的熱量___92.2kJ(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是___；若加入催化劑，ΔH___(填“變大”“變小”或“不變”)。

（3）已知破壞1molN≡N鍵、1molH—H鍵需要吸收的能量分別為946kJ、436kJ，則破壞1molN—H鍵需要吸收的能量為___kJ。

（4）N2H4可視為NH3分子中的一個H被—NH2取代的產物。發射衛星用N2H4(g)為燃料，以NO2為氧化劑發生反應生成N2和H2O(g)。

已知：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH1=+67.7kJ·mol-1

N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534kJ·mol-1。

則1molN2H4與NO2完全反應的熱化學方程式為___。

Answer 1

【答案】N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ·mol-1 小于 由于該反應是可逆反應，反應物無法全部轉化為生成物 不變 391 N2H4(g)+NO2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-567.85kJmol-1

【解析】

（1）由圖可知，反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應為放熱反應；

（2）合成氨的反應為可逆反應；加入催化劑能降低反應的活化能；

（3）根據ΔH=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能進行計算；

（4）根據蓋斯定律進行計算，書寫熱化學方程式；

（1）由圖可知，1molN2(g)與1.5molH2(g)完全反應生成1molNH3(g)的反應熱ΔH=-46.1kJ·mol-1，所以合成氨的熱化學反應方程式為N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ·mol-1；

（2）合成氨反應是可逆反應，反應物不能完全轉化為生成物，3molH2和1molN2參與反應不可能生成2molNH3，故放出的熱量小于92.2kJ，催化劑可降低反應的活化能，可改變反應速率但不改變化學平衡，反應熱不變；

（3）已知破壞1molN≡N鍵、1molH—H鍵需要吸收的能量分別為946kJ、436kJ。設破壞1molN—H鍵需要吸收的能量為x，結合反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2kJ·mol-1，根據ΔH=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和=946kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-6x=-92.2kJ·mol-1，x=391kJ·mol-1，即破壞1molN—H鍵需要吸收的能量為391kJ；

（4）已知①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH1=+67.7kJ·mol-1，②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534kJ·mol-1。依據蓋斯定律由②×2-①可得2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1135.7kJ·mol-1，1molN2H4與NO2完全反應的熱化學方程式為N2H4(g)+NO2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-567.85kJ·mol-1。