Question

19．氨在工农业生产中应用广泛．在压强为30MPa时，合成氨平衡混合气体中NH₃的体积分数如表：

温度/℃	200	300	400	500	600
氨含量/%	89.9	71.0	47.0	26.4	13.8

请回答：
（1）根据表中数据，结合化学平衡移动原理，说明合成氨反应是放热反应的原因是温度升高，合成氨平衡混合气体中NH₃的体积分数减少，说明平衡逆向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动，则合成氨反应是放热反应．
（2）根据如图，合成氨的热化学方程式是N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ•mol^-1．
（3）取1mol N₂（g）和3mol H₂（g）放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量小于92.2kJ（填“大于”“等于”或“小于”），原因是由于该反应是可逆反应，反应物无法全部转化为生成物；若加入催化剂，△H不变（填“变大”“变小”或“不变”）．
（4）已知：分别破坏1mol N≡N键、1mol H-H键需要吸收的能量为：946kJ、436kJ，则破坏1mol N-H键需要吸收的能量为391kJ．
（5）N₂H₄可视为：NH₃分子中的H被-NH₂取代的产物．发射卫星用N₂H₄（g）为燃料，NO₂为氧化剂生成N₂和H₂O（g）．
已知：
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H₁=+67.7kJ•mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534kJ•mol^-1．
则：1mol N₂H₄与NO₂完全反应的热化学方程式为N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）根据表格数据可知温度升高，合成氨平衡混合气体中NH₃的体积分数减少，说明平衡逆向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动；
（2）根据图写出热化学方程式．注意反应热与物质的量的关系；
（3）根据可逆反应进行不彻底的特点来解答，催化剂改变反应速率不改变化学平衡，反应焓变不变；
（4）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，根据方程式计算焓变=反应物总键能-生成物的总键能，以此计算；
（5）依据热化学方程式的意义和盖斯定律的内容通过合并计算得到热化学方程式．

解答 解：（1）由表格数据可知温度升高，合成氨平衡混合气体中NH₃的体积分数减少，说明平衡逆向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动，则合成氨反应是放热反应；
故答案为：温度升高，合成氨平衡混合气体中NH₃的体积分数减少，说明平衡逆向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动，则合成氨反应是放热反应；
（2）由图可知，$\frac{1}{2}$molN₂（g）与$\frac{3}{2}$molH₂（g）完全反应生成1molNH₃（g）的反应热为-46.1kJ/mol，
所以合成氨的热化学反应方程式为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2kJ/mol，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2 kJ•mol^-1；
（3）反应是可逆反应，反应物不能完全转化，3mol H₂，1mol N₂充分参与反应也不可能生成2molNH₃，故放出的热量小于92KJ的热量，催化剂改变反应速率不改变化学平衡，反应焓变不变；
故答案为：小于；由于该反应是可逆反应，反应物无法全部转化为生成物；不变；
（4）已知：分别破坏1mol N≡N键、1mol H-H键需要吸收的能量为：946kJ、436kJ，设破坏1mol N-H键需要吸收的能量为x，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.2 kJ•mol^-1，焓变=反应物总键能-生成物的总键能，946kJ/mol+3×436kJ/mol-6x=92.2KJ/mol，x=391KJ/mol，破坏1mol N-H键需要吸收的能量为：391KJ；
故答案为：391；
（5）①N₂（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H₁=+67.7kJ/mol
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534kJ/mol
依据盖斯定律：②×2-①得到：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol，1mol N₂H₄与NO₂完全反应的热化学方程式为：N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85 kJ•mol^-1；
故答案为：N₂H₄（g）+NO₂（g）═$\frac{3}{2}$N₂（g）+2H₂O（g）△H=-567.85 kJ•mol^-1．

点评 本题考查了热化学方程式的书写方法和盖斯定律的计算应用，依据键能计算焓变，注意可逆反应不能进行彻底，题目较简单．