Question

如圖是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的流程．

合成塔中內(nèi)置鐵觸媒，氧化爐中內(nèi)置Pt-Rh合金．請回答下列問題：
（1）1909年化學(xué)家哈伯在實驗室首次合成了氨．2007年格哈德?埃特爾在哈伯研究所證實了氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程，示意如下：

分別表示N₂、H₂、NH₃．圖⑤表示生成的NH₃離開催化劑表面，圖②和圖③的含義分別為

 

，

 

．
（2）已知N≡N的鍵能是946kJ?mol^-1，H-H的鍵能為436kJ?mol^-1，N-H的鍵能為393kJ?mol^-1，寫出合成塔中發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

．
（3）已知4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266.8kJ?mol^-1；
4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.8kJ?mol^-1；
則熱化學(xué)方程式N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=

 

kJ?mol^-1．
（4）吸收塔中通入空氣的目的是

 

．

Answer 1

分析：（1）要結(jié)合題目給出的信息進(jìn)行分析，物質(zhì)要在催化劑的表面完成分子的中舊鍵斷裂和原子之間新鍵的重新組合，從而形成新的分子，據(jù)此進(jìn)行解答；
（2）化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵斷裂吸收能量，形成新化學(xué)鍵放出能量，根據(jù)方程式計算分別吸收和放出的能量，以此計算反應(yīng)熱并判斷吸熱還是放熱；
（3）根據(jù)蓋斯定律及題中熱化學(xué)方程式計算出反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）的△H；
（4）根據(jù)增大氧氣的濃度，可以使一氧化氮充分利用，一氧化氮盡可能轉(zhuǎn)化成硝酸進(jìn)行解答．

解答：解：（1）氮氣、氫氣在催化劑表面合成氨反應(yīng)過程的順序為：圖①氮氣分子和氫氣分子向催化劑表面靠近，圖②氮氣和氫氣吸附在催化劑的表面，圖③在催化劑的作用下分解成氫原子和氮原子，圖④表示氮原子與氫原子重新結(jié)合成氨分子，圖⑤生成的氨氣離開催化劑表面，
故答案為：圖②表示N₂、H₂被吸附在催化劑表面；圖③表示在催化劑表面N₂、H₂中的化學(xué)鍵斷裂；
（2）在反應(yīng)N₂+3H₂?2NH₃中，斷裂3molH-H鍵，1molN≡N鍵共吸收的能量為：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6mol N-H鍵，放出的能量為：6×393kJ=2358kJ，吸收的能量少，放出的能量多，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量為：2358kJ-2254kJ=104kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-104kJ?mol^-1，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-104kJ?mol^-1；
（3）①4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H=-1266.8kJ?mol^-1；
②4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H=-905.8kJ?mol^-1；
根據(jù)蓋斯定律②÷2-①÷2可得：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=

1

2

（-905.8kJ?mol^-1-1266.8kJ?mol^-1）=+180.5kJ/mol，
故答案為：+180.5；
（4）吸收塔中通入空氣，可以增加氧氣的濃度，使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO₃，故答案為：使NO循環(huán)利用，全部轉(zhuǎn)化成HNO₃．

點評：本題主要考查了工業(yè)合成氨原理、熱化學(xué)方程式書寫等知識，正確解讀題目給出的信息是解決信息性題目的關(guān)鍵，要善于從信息中捕捉最有效的信息用來處理問題．