Question

2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈德?埃特尔建立了合成氨反应机理，T=673K时，各步反应的能量变化如图所示，图中的能量单位为kJ?mol^-1．（注：图中“吸”表示在催化剂表面的吸附）请回答下列问题：
（1）合成氨反应的机理为
①

H₂H_2吸2H2H_吸

；
②N：N_2吸2N2N_吸
③

N_吸+H_吸NH_吸

；
④NH_吸+H_吸NH_2吸；
⑤NH_2吸+H_吸NH_3吸NH₃．
（2）T=673K时，合成氨反应的热化学方程为

N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；H=-92kJ?mol^-1

．
（3）液氨与水颇为相像，它能溶解多种无机及有机分子，其电离方程式可表示为：
2NH₃NH₄⁺+NH₂^-（某温度下其离子积常数为10^-30）．液氨中的pNH₄与水中的pH类似，则该温度下液氨的pNH₄=

15

．
（4）盐酸肼（N₂H₆Cl₂）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH₄Cl类似．写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式

N₂H₆²⁺+H₂O[N₂H₅?H₂O]⁺+H⁺

．

Answer 1

分析：（1）根据图和已有的机理，可推断出①、③两个反应；
（2）由图可以看出生成1molNH₃，△H=-46kJ?mol^-1，气体分子数改变的反应，在一定体积的容器中，压强保持不变是平衡状态；
（3）根据水的离子积常数类比可计算pNH₄；
（4）由N₂H₄，联想到NH₃，由N₂H₄Cl₂联想到NH₄Cl，再注意到N₂H₄是二元碱而NH₃是一元的，试题即可突破．

解答：解：（1）由图可知该反应的机理是H₂→H_2吸→2H→2H_吸，N_2吸→2N→2N_吸，N_吸+H_吸→NH_吸→NH_2吸→NH_3吸→NH₃，
则①的反应为H₂H_2吸2H 2H_吸，
③的反应为N_吸+H_吸NH_吸，
故答案为：①H₂H_2吸2H 2H_吸；③N_吸+H_吸NH_吸；
（2）由图可以看出生成1molNH₃，△H=-46kJ?mol^-1，则反应的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；H=-92kJ?mol^-1，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；H=-92kJ?mol^-1；
（3）由题意可知c（NH₄⁺）×c（NH₂^-）=10^-30，c（NH₄⁺）=

10-30

mol/L=10^-15mol/L，pNH₄=15，
故答案为：15；
（4）由N₂H₄，联想到NH₃，由N₂H₆Cl₂联想到NH₄Cl，再注意到N₂H₄是二元碱而NH₃是一元的，则盐酸肼第一步水解反应的离子方程式为N₂H₆²⁺+H₂O[N₂H₅?H₂O]⁺+H⁺，
故答案为：N₂H₆²⁺+H₂O[N₂H₅?H₂O]⁺+H⁺．

点评：本题很好的将化学平衡、电离平衡、反应热结合在一块，虽然题目引入了诺贝尔奖的有关背景，但高起点低落点，这种命题方法是高考的常用方法，一定要考虑清楚是否运用信息或搞清楚哪些是干扰信息．