Question

15．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）如圖是N₂（g）和H₂（g）反應(yīng)生成1mol NH₃（g）過程中能量的變化示意圖，請(qǐng)寫出N₂和H₂反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol．
（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(jì)算N-H的鍵能：390kJ•mol^-1．
（3）用NH₃催化還原NO_x還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還原NO至N₂，則該反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱△H₃=$\frac{3b-a}{4}$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）△H₁
反應(yīng)Ⅱ：NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）?NH₄HCO₃（aq）△H₂
反應(yīng)Ⅲ：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O（l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）△H₃
請(qǐng)回答下列問題：
△H₃與△H₁、△H₂之間的關(guān)系是△H₃=2△H₂-△H₁．

Answer 1

分析 （1）據(jù)焓變等于反應(yīng)物活化能減去生成物活化能求算焓變，再書寫熱化學(xué)方程式；
（2）據(jù)△H=反應(yīng)物鍵能和-生成物鍵能和求算；
（3）已知①4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）；△H₁=-akJ/mol
②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H₂=-bkJ/mol
利用蓋斯定律將$\frac{①-3②}{4}$計(jì)算；
（4）根據(jù)蓋斯定律，熱化學(xué)方程式Ⅱ×2-熱化學(xué)方程式Ⅰ可得熱化學(xué)方程式Ⅲ，從而得出目標(biāo)反應(yīng)Ⅲ的焓變△H₃．

解答 解：（1）據(jù)焓變等于反應(yīng)物活化能減去生成物活化能求算焓變，N₂和H₂反應(yīng)生成2mol NH₃過程中的△H=（254KJ/mol-300KJ/mol）×2=-92KJ/mol，所以熱化學(xué)方程式為N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol，故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol；
（2）設(shè)N-H的鍵能為a，△H=反應(yīng)物鍵能和-生成物鍵能和=943KJ/mol+3×435KJ/mol-6×aKJ/mol=-92KJ/mol，即a=390，故答案為：390；
（3）已知①4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）；△H₁=-akJ/mol
②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H₂=-bkJ/mol
利用蓋斯定律將$\frac{①-3②}{4}$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，故答案為：$\frac{3b-a}{4}$；
（4）反應(yīng)Ⅰ：2NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）═（NH₄）₂CO₃（aq）△H₁
反應(yīng)Ⅱ：NH₃（l）+H₂O（l）+CO₂（g）═NH₄HCO₃（aq）△H₂
根據(jù)蓋斯定律Ⅱ×2-Ⅰ可得：（NH₄）₂CO₃（aq）+H₂O （l）+CO₂（g）?2NH₄HCO₃（aq）△H₃=2△H₂-△H₁，
故答案為：2△H₂-△H₁．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了放熱反應(yīng)的圖形分析、利用鍵能求算焓變以及蓋斯定律在熱化學(xué)方程式中的應(yīng)用，題目難度中等，明確蓋斯定律的含義及應(yīng)用方法為解答關(guān)鍵，注意掌握熱化學(xué)方程式的概念及書寫原則，試題培養(yǎng)了學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．