Question

【題目】（1）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，下圖是N2(g)和H2(g)反應生成lmol NH3(g)過程中能量變化示意圖，

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）合成氨反應通常用鐵觸媒作催化劑。使用鐵觸媒后的變化是：E1_______，△H________ (填“增大”、“減小、” “不變”）。

（4）用NH3催化還原NO2還可以消除氮氧化物的污染。例如

4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) △H1=akJ·mol－1

N2(g)＋O2(g)=2NO(g) △H2=bkJ·mol－1

若1mol NH3還原NO至N2，則該反應過程中的反應熱△H3=_________kJ/mol (用含a、b的式子表示）

Answer 1

【答案】 N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92kJmol-1 390 減小 不變 （a-3b）/4

【解析】試題分析：本題考查反應熱的計算，蓋斯定律的應用。

（1）由圖可見反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應為放熱反應，反應生成1molNH3（g）的ΔH=E1-E2=（254-300）kJ/mol=-46kJ/mol，N2和H2反應生成1molNH3（g）的熱化學方程式為1/2N2（g）+3/2H2（g）NH3（g）ΔH=-46kJmol-1。N2和H2反應的熱化學方程式為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=-92kJmol-1。

（2）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH=-92kJmol-1，ΔH=反應物的鍵能總和-生成物的鍵能總和=E（NN）+3E（H-H）-6E（N-H）=943kJ/mol+3435kJ/mol-6E（N-H）=-92kJ/mol，E（N-H）=390kJ/mol，N-H的鍵能為390kJ/mol。

（3）催化劑能降低反應的活化能，不改變ΔH；合成氨反應通常用鐵觸媒作催化劑，使用鐵觸媒后的變化是：E1減小，ΔH不變。

（4）將題中兩個熱化學方程式編號：

4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) △H1=akJ·mol－1（①式）

N2(g)＋O2(g)=2NO(g) △H2=bkJ·mol－1（②式）

應用蓋斯定律，將①式-②式3得4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（g）ΔH=ΔH1-3ΔH2=（a-3b）kJ/mol，則1mol NH3還原NO至N2，該反應過程中的反應熱△H3=（a-3b）/4kJ/mol 。