Question

氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農業(yè)生產、生活中有著重要作用．

（1）如圖1是N₂（g）和H₂（g）反應生成1mol 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

 

；寫出該反應的化學平衡常數表達式K=

 

；降低溫度，該反應的K值

 

．（填“增大”、“減小”或“不變”）
（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NO_X還可以消除氮氧化物的污染．例如：
4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）；△H₁=a kJ?mol^-1
N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）；△H₂=b kJ/mol
若1mol NH₃還原NO生成N₂，則該反應過程中的反應熱△H₃=

 

kJ/mol（用含a、b的式子表示）
（4）肼（N₂H₄）在空氣中燃燒的熱化學方程式為N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol
肼-空氣燃料電池是一種堿性電池，電解質溶液是20～30%的KOH溶液，如圖2所示．寫出該電池的負極反應式

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,常見化學電源的種類及其工作原理,化學平衡常數的含義

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）先求出此反應的焓變，根據熱化學方程式的書寫規(guī)則再寫出熱化學方程式；依據平衡常數的概念寫出表達式，反應是放熱反應，降低溫度平衡正向進行；
（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）肼-空氣燃料電池是一種堿性電池，電解質溶液是20～30%的KOH溶液，肼在負極在堿溶液中失電子發(fā)生氧化反應生成氮氣，依據電荷守恒寫出電極反應；

解答： 解：（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，化學平衡的平衡常數K=

c2(NH3)

c(N2)×c3(H2)

；反應是放熱反應，降低溫度平衡正向進行，平衡常數增大；
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol；

c2(NH3)

c(N2)×c3(H2)

；增大；
（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943+3×435-6x=-92，x=390；
故答案為：390；
（3）已知①4NH₃（g）+3O₂（g）=2N₂（g）+6H₂O（g）；△H₁=akJ/mol
②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H₂=bkJ/mol
利用蓋斯定律將

①-3②

4

可得：NH₃（g）+

3

2

NO（g）=

5

4

N₂（g）+

3

2

H₂O（g）△H₃=

a-3b

4

kJ/mol，
故答案為：

a-3b

4

．
（4）N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），肼在負極失電子發(fā)生氧化反應生成氮氣，依據電荷守恒寫出電極反應為：N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O；
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-═N₂+4H₂O；

點評：本題考查了反應焓變與鍵能的計算關系，原電池原理的應用，化學平衡常數概念和影響因素，題目難度中等．