Question

【題目】氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要作用。

(1)如圖是N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成1molNH3(g)過程中能量變化示意圖，請寫出N2和H2反應(yīng)的熱化學方程式：____________________________________。

(2)已知化學鍵鍵能是形成或斷裂1mol化學鍵放出或吸收的能量，單位為kJ·mol－1。

化學鍵	H—H	N≡N
鍵能/kJ·mol－1	435	943

試根據(jù)表中及(1)的圖中數(shù)據(jù)計算N—H鍵的鍵能為________kJ·mol－1。

(3)用NH3催化還原NOx還可以消除氮氧化物的污染。例如：

4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－akJ·mol－1①

N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1②

若1molNH3還原NO至N2，則該反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱ΔH3＝________kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。

(4)氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水。科學家利用此原理，設(shè)計成氨氣-氧氣燃料電池，則通入氨氣的電極在堿性條件下發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為____________。

Answer 1

【答案】N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1 390kJ·mol－1 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O

【解析】

(1)據(jù)圖可知N2(g)和H2(g)反應(yīng)生成1molNH3(g)過程中放出300kJ-254kJ=46kJ能量，則反應(yīng)的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ/mol；

(2)設(shè)N-H的鍵能為akJ/mol，△H=反應(yīng)物鍵能之和-生成物鍵能之和=943kJ/mol+3×435kJ/mol-6×akJ/mol=-92kJ/mol，解得a=390 ；

(3)已知：4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－akJ·mol－1①

N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1②

根據(jù)蓋斯定律可得NH3(g)+NO(g)=N2(g)+H2O(g)△H3=kJ/mol；

(4)氨氣在純氧中燃燒，生成一種單質(zhì)和水，根據(jù)元素守恒可知該單質(zhì)為N2，所以通入氨氣的電極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液顯堿性，所以生成N2和H2O，電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。