Question

科學(xué)家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法．曾有報(bào)道：在常溫、常壓、光照條件下，N₂在催化劑（摻有少量Fe₂O₃的TiO₂）表面與水發(fā)生反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為NH₃和另一種常見(jiàn)氣體．進(jìn)一步研究NH₃生成量與溫度的關(guān)系（其它條件均相同），部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：

T/K	303	313	323
平衡時(shí)NH3的生成量/（10﹣6mol）	4.8	5.9	6.0

回答下列問(wèn)題：

（1）寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式　　

（2）該反應(yīng)的焓變△H　　0（填“＞”、“＜”或“=”）

（3）請(qǐng)?jiān)诖痤}紙的坐標(biāo)圖中畫(huà)出上述反應(yīng)在有催化劑與無(wú)催化劑兩種情況下反應(yīng)過(guò)程中體系能量變化示意圖，并進(jìn)行必要標(biāo)注．

（4）與目前廣泛使用的工業(yè)合成氨方法相比，該方法中固氮反應(yīng)速率慢．請(qǐng)?zhí)岢隹商岣咂浞磻?yīng)速率且增大NH₃生成量的建議：　　．

（5）已知：

N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=﹣92.4kJ/mol

H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl（g）△H=﹣184.6kJ/mol

N₂（g）+2H₂（g）+Cl₂（g）═NH₄Cl（s）△H=﹣313.6kJ/mol

計(jì)算NH₃（g）+HCl（g）═NH₄Cl（s）的反應(yīng)焓變：△H=　　．

Answer 1

考點(diǎn)：

反應(yīng)熱和焓變；熱化學(xué)方程式．

專(zhuān)題：

化學(xué)反應(yīng)中的能量變化．

分析：

（1）根據(jù)已知反應(yīng)物和生成物分析出另一種產(chǎn)物，再利用氧化還原配平法配平；

（2）圖表分析溫度升高，平衡狀態(tài)氨氣的物質(zhì)的量增大，說(shuō)明升溫平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；

（3）催化劑是通過(guò)降低反應(yīng)的活化能來(lái)加快化學(xué)反應(yīng)速率的；

（4）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素和影響平衡的因素來(lái)回答；

（5）根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算；

解答：

解：（1）已知反應(yīng)物是N₂和H₂O生成物有NH₃，N₂→NH₃用氮元素化合價(jià)降低，則氧元素化合價(jià)一定升高，所以另一種產(chǎn)物為氧氣，再根據(jù)氧化還原配平法配平方程式為：2N₂+6H₂O4NH₃₊3O₂，故答案為：2N₂+6H₂O4NH₃₊3O₂；

（2）圖表分析溫度升高，平衡狀態(tài)氨氣的物質(zhì)的量增大，說(shuō)明升溫平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，△H＞0；

故答案為：＞；

（3）催化劑是通過(guò)降低反應(yīng)的活化能來(lái)加快化學(xué)反應(yīng)速率的，所以圖象為：，故答案為：；

（4）可提高其反應(yīng)速率且增大NH₃生成量，增大速率，且平衡正移，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素和影響平衡的因素可知，升高溫度，增大反應(yīng)物氮?dú)獾臐舛龋�能提高其反�?yīng)速率且平衡正移；

故答案為：升高溫度，增大反應(yīng)物氮?dú)獾臐舛龋?/p>

（5）①已知：

N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=﹣92.4kJ/mol

H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl（g）△H=﹣184.6kJ/mol

N₂（g）+2H₂（g）+Cl₂（g）═NH₄Cl（s）△H=﹣313.6kJ/mol；

把第一個(gè)和第二個(gè)方程除以2，反寫(xiě)后相加，再與第三個(gè)方程相加，則△H=×92.4kJ/mol+×184.6kJ/mol+（﹣313.6kJ/mol）=﹣175.1 kJ/mol，

故答案為：﹣175.1 kJ/mol；

點(diǎn)評(píng)：

本題考查學(xué)生化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)知識(shí)，以及反應(yīng)方向的判斷，綜合性較強(qiáng)，難度中等．