Question

【題目】氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產(chǎn)和防建設(shè)中都有廣泛的應(yīng)用．請回答下列問題：

（1）氨氣可由N2和H2反應(yīng)制取，N2（g）+3H2（g）2NH3（g）反應(yīng)過程的能量變化如圖所示：已知1molN2分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收942kJ的能量；1molH2分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收436kJ的能量；形成1molN﹣H鍵時釋放390.8kJ的能量．

①圖中E的大小對該反應(yīng)熱有無影響？____________________________．該反應(yīng)需要用鐵觸媒作催化劑，加鐵觸媒會使圖中B點升高還是降低？______________________，理由_________________．

②圖中△H=___kJ/mol．

③如果反應(yīng)速率v（H2）為0.15mol/（Lmin），則v（N2）=_____________mol/（Lmin），v（NH3）=_________________________________________．

（2）肼可作為火箭發(fā)動機(jī)的燃料，與氧化劑N2O4反應(yīng)生成N2和水蒸氣．
已知：N2（g）+2O2（g）=N2O4（l） △H=﹣19.5kJmol﹣1

N2H4（l）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=﹣534.2kJmol﹣1

請寫出肼和 N2O4反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式_______________________ ．

Answer 1

【答案】無影響 降低 催化劑參與反應(yīng),改變了反應(yīng)路徑,降低反應(yīng)的活化能 ﹣94.8 0.05 0.1mol/（L·min） 2N2H4（l）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=﹣1049.9kJ/mol

【解析】

（1）①加入催化劑，可以使得活化能減小，反應(yīng)速度加快；

②根據(jù)反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g）結(jié)合1molN2分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收942kJ的能量；1molH2分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收436kJ的能量；形成1molN-H鍵時釋放390.8kJ的能量計算反應(yīng)熱；

③依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比計算得到．

（2）已知①N2（g）+2O2（g）═N2O4（l），△H=-19.5kJ/mol；

②N2H4（l）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g），△H=-534.7kJ/mol；

利用蓋斯定律將②×2-①可得2N2H4（l）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g），并以此計算反應(yīng)熱。

（1）①因圖中A、C分別表示反應(yīng)物總能量、生成物總能量，而E為反應(yīng)的活化能，由于反應(yīng)熱的大小取決于反應(yīng)物和生成物的總能量的相對大小，故E的大小對反應(yīng)熱無影響；加入催化劑，改變了反應(yīng)路徑，使反應(yīng)的活化能減小，即B點降低．

故答案為：無影響；降低；催化劑參與反應(yīng)，改變了反應(yīng)路徑，降低反應(yīng)的活化能；

②根據(jù)反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g）結(jié)合1molN2分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收942kJ的能量、1molH2分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收436kJ的能量、形成1molN-H鍵時釋放390.8kJ的能量，可知，反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=942kJ/mol+3×436kJ/mol-390.8kJ/mol×6=-94.8kJ/mol；

③由于v（H2）=0.15mol/（Lmin），而化學(xué)反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比，故v（N2）=v（H2）=0.05mol/（Lmin），v（NH3）=2v（N2）=0.1mol/（Lmin）；

（2）已知①N2（g）+2O2（g）═N2O4（l），△H=-19.5kJ/mol；

②N2H4（l）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g），△H=-534.7kJ/mol；

利用蓋斯定律將②×2-①可得2N2H4（l）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g），

△H=（-534.7kJ/mol）×2-（-19.5kJ/mol）=-1049.9kJ/mol。