Question

4．氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
（1）图1是N₂（g）和H₂（g）反应生成1mol NH₃（g）过程中能量变化示意图，请写出N₂和H₂反应的热化学方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．

（2）已知：H-H、N≡N键能分别为435kJ•mol^-1、943kJ•mol^-1，则结合（1）图中数据，计算N-H的键能390kJ•mol^-1．
（3）已知：N₂（g）+2O₂（g）═N₂O₄（l）；△H₁=-19.5kJ•mol^-1；
N₂H₄（l）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）；△H₂=-534.2kJ•mol^-1
肼（N₂H₄）与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气．写出该反应的热化学方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9 kJ/mol．
（4）工业上可电解NO制备NH₄NO₃，其工作原理如图2所示，该阳极发生的电极反应式为NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺．为使电解产物全部转化为5mol NH₄NO₃，需补充的物质是NH₃（填化学式），此时电子转移的物质的量为15mol．

Answer 1

分析 （1）据焓变等于反应物活化能减去生成物活化能求算焓变，再书写热化学方程式；
（2）根据反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能计算；
（3）依据盖斯定律：②×2-①得到：2N₂H₄（l）++N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g），反应热与化学计量数成正比；
（4）工业上电解NO制备 NH₄NO₃，由装置图可知阳极发生氧化反应，NO被氧化生成NO₃^-，阴极发生还原反应，NO被还原生成NH₄⁺，依据电解方程式判断解答．

解答 解：（1）据焓变等于反应物活化能减去生成物活化能求算焓变，N₂和H₂反应生成1mol NH₃过程中的△H=254KJ/mol-300KJ/mol=-46KJ/mol，所以热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol；
（2）反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能，设N-H的键能为x，则943+3×435-6x=-92，x=390，
故答案为：390；
（3）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ?mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
根据盖斯定律可知肼和N₂O₄反应的热化学方程：②×2-①得到：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9 kJ/mol，
故答案为：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9 kJ/mol；
（4）电解NO制备NH₄NO₃，阳极反应为NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，阴极反应为：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，从两极反应可看出，要使得失电子守恒，阳极产生的NO₃^-的物质的量大于阴极产生的NH₄⁺的物质的量，总反应方程式为：8NO+7H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$3NH₄NO₃+2HNO₃，因此若要使电解产物全部转化为NH₄NO₃，需补充NH₃，为使电解产物全部转化为5mol NH₄NO₃，实际需在阴极生成3molNH₄⁺，根据阴极反应为：NO+5e^-+6H⁺=NH₄⁺+H₂O，此时电子转移的物质的量为15mol，
故答案为：NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺；NH₃；15．

点评 本题综合考查化学反应与能量变化、书写电极反应方程式、阅读题目获取新信息能力等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力，注意物质的总能量、键能与反应热的计算关系，题目难度中等．