Question

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

（1）下圖是N2(g)和H2(g)反應生成1molNH3(g)過程中能量的變化示意圖，請寫出N2和H2反應的熱化學方程式：___________________。

（2）若已知下列數據：

化學鍵	H—H	N≡N
鍵能/kJ·mol－1	435	943

試根據表中及圖中數據計算N—H的鍵能：________kJ·mol－1。

（3）用NH3催化還原NOx還可以消除氮氧化物的污染。

已知：①4NH3(g)＋3O2(g)═2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－akJ·mol－1

②N2(g)＋O2(g)═2NO(g) ΔH2＝－bkJ·mol－1

若1molNH3還原NO至N2，則該反應過程中的熱化學方程式：________。(用含a、b的式子表示ΔH3)。

（4）捕碳技術(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經被用作工業捕碳劑，它們與CO2可發生如下可逆反應：

反應 Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1

反應 Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2

反應Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3

則ΔH3與ΔH1、ΔH2之間的關系是ΔH3＝________________。

Answer 1

【答案】N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ/mol 390 NH3(g)+NO(g)=N2(g)+H2O(g)，△H3=kJ·mol－1 2△H2-△H1

【解析】

(1)、先求出此反應的焓變，根據熱化學方程式的書寫規則再寫出熱化學方程式；

(2)、根據反應熱等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能計算；

(3)、利用蓋斯定律計算；

(4)、利用蓋斯定律計算。

(1)、反應物總能量大于生成物總能量，應為放熱反應，生成1mol氨氣放出46kJ熱量，則反應的熱化學方程式為N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ/mol；

故答案為N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ/mol；

(2)、反應熱等于反應物的總鍵能減去生成物的總鍵能，設N- H的鍵能為x，則943kJ/mol+3×435kJ/mol-6x= -92kJ/mol，解得x= 390kJ/mol；

故答案為390；

(3)、已知①4NH3(g)＋3O2(g)═2N2(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－akJ·mol－1

②N2(g)＋O2(g)═2NO(g) ΔH2＝－bkJ·mol－1

利用蓋斯定律將①-3×②可得4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)，△H=a-3b kJ·mol－1

故答案為NH3(g)+NO(g)=N2(g)+H2O(g)，△H3=kJ·mol－1

(4)、根據反應反應 Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1

反應 Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2

反應Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3可知：反應Ⅲ=反應II×2-反應I，因此△H3 =2△H2-△H1；

故答案為2△H2-△H1。