Question

5．氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產(chǎn)和防建設中都有廣泛的應用．請回答下列問題：
（1）氨氣可由N₂和H₂反應制取，N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）反應過程的能量變化如圖所示：已知1molN₂分子中的化學鍵斷裂時需要吸收942kJ的能量；1molH₂分子中的化學鍵斷裂時需要吸收436kJ的能量；形成1molN-H鍵時釋放390.8kJ的能量．
①圖中E的大小對該反應熱有無影響？無影響．該反應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？降低，理由催化劑參與反應，改變了反應路徑，降低反應的活化能．
②圖中△H=-94.8kJ/mol．
③如果反應速率v（H₂）為0.15mol/（L•min），則v（N₂）=0.05 mol/（L•min），v（NH₃）=0.1mol/（L•min）．
（2）肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N₂O₄反應生成N₂和水蒸氣．
已知：N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）？△H=-19.5kJ•mol^-1
N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.2kJ•mol^-1
請寫出肼和 N₂O₄反應的熱化學反應方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1049.9kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）①加入催化劑，可以使得活化能減小，反應速度加快；
②根據(jù)反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）結(jié)合1molN₂分子中的化學鍵斷裂時需要吸收942kJ的能量；1molH₂分子中的化學鍵斷裂時需要吸收436kJ的能量；形成1molN-H鍵時釋放390.8kJ的能量計算反應熱；
③依據(jù)化學反應速率之比等于系數(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），并以此計算反應熱．

解答 解：（1）①因圖中A、C分別表示反應物總能量、生成物總能量，而E為反應的活化能，由于反應熱的大小取決于反應物和生成物的總能量的相對大小，故E的大小對反應熱無影響；加入催化劑，改變了反應路徑，使反應的活化能減小，即B點降低．
故答案為：無影響；降低；催化劑參與反應，改變了反應路徑，降低反應的活化能；
②根據(jù)反應N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）結(jié)合1molN₂分子中的化學鍵斷裂時需要吸收942kJ的能量、1molH₂分子中的化學鍵斷裂時需要吸收436kJ的能量、形成1molN-H鍵時釋放390.8kJ的能量，可知，反應的反應熱△H=942kJ/mol+3×436kJ/mol-390.8kJ/mol×6=-94.8KJ/mol，
故答案為：-94.8KJ/mol；
③由于v（H₂）=0.15mol/（L•min），而化學反應速率之比等于系數(shù)之比，故v（N₂）=$\frac{1}{3}$v（H₂）=0.05mol/（L•min），v（NH₃）=2v（N₂）=0.1mol/（L•min），
故答案為：0.05；0.1mol/（L•min）；
（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，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1049.9kJ/mol．

點評 本題考查反應熱的計算，題目難度不大，注意蓋斯定律的應用，易錯點為催化劑的使用只影響活化能，但不影響反應熱．