Question

2．氨氣是生產化肥、硝酸等的重要原料，合成搭中每生產1molNH₃，放出46.2KJ熱量．

（1）工業(yè)上合成氨的熱化學方程式是N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，斷裂1mol N≡N鍵需要能量946KJ
（2）我國合成氨工業(yè)目前的生產條件為：催化劑：鐵觸媒，溫度400℃～500℃，壓強：30MPa～50MPa．從平衡移動原理分析，低溫有利于原料氣的轉化，實際生產中采用400℃～500℃的高溫，原因之一是考慮到催化劑的活性，原因之二是增加反應速率，縮短達到平衡的時間；
（3）有人設想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應物，以HCl-NH₄Cl為電解質溶液制造新型燃燒電池．請寫出該電池的總反應式N₂+3H₂+2HCl=2NH₄Cl．負極的電極方程式：H₂-2e^-=2H⁺．

Answer 1

分析 （1）1molNH₃，放出46.2KJ熱量，則合成塔中每生成2mol NH₃，放出92.4kJ熱量，依據熱化學方程式寫出，標注物質聚集狀態(tài)和對應反應放出的熱量寫出熱化學方程式為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；依據反應焓變=反應物斷裂化學鍵吸收的能量-生成物形成化學鍵放出的能量計算得到；
（2）依據溫度對化學反應速率的影響：升高溫度，反應速率加快，反應達到平衡用時間縮短；
（3）總的反應氮氣與氫在氯化氫氛圍生成氯化銨，負極發(fā)生氧化反應，氫氣放電生成氫離子，以此書寫電極反應式．

解答 解：（1）1molNH₃，放出46.2KJ熱量，則合成塔中每生成2mol NH₃，放出92.4kJ熱量，依據熱化學方程式寫出，標注物質聚集狀態(tài)和對應反應放出的熱量寫出熱化學方程式為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，3H₂+N₂?2NH₃，反應焓變=反應物斷裂化學鍵吸收的能量-生成物形成化學鍵放出的能量=3×436+1mol N≡N鍵能-6×N-H鍵鍵能=-92.4，由圖知N-H鍵鍵能=391KJ，所以斷裂1mol N≡N鍵需要能量是946KJ，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；946；
（2）合成氨反應的化學方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，反應物氣體的化學計量數大于生成物氣體的化學計量數，則加壓有利于平衡正向移動，提高原料氣的轉化率，升高溫度雖然不利于平衡向正反應方向移動，但能增大反應速率，縮短達到平衡的時間．
故答案為：增加反應速率，縮短達到平衡的時間；
（3）總的反應氮氣與氫在氯化氫氛圍生成氯化銨，所以總的電池反應式為：N₂+3H₂+2HCl=2NH₄Cl，負極發(fā)生氧化反應，氫氣放電生成氫離子，負極電極反應式為H₂-2e^-=2H⁺，
故答案為：N₂+3H₂+2HCl=2NH₄Cl；H₂-2e^-=2H⁺．

點評 本題為綜合題，考查了熱化學方程式的書寫，反應熱的計算，反應條件的選擇，電極反應式的書寫，明確化學鍵與反應熱關系，明確原電池工作原理是解題關鍵，注意反應條件選擇既要考慮反應限度，又應考慮反應速率，題目難度中等．