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)如圖是N2(g)和H2(g)反應生成1 mol NH3(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)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

請回答下列問題：

ΔH3與ΔH1、ΔH2之間的關系是ΔH3=___。

(4)試比較下列兩組△H的大小（填“＞”、“＜”或“=”）

①H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H1 H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H2

則△H1____△H2

②S(s)+O2(g)=SO2(g) △H3

Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+10H2O(l)+2NH3(g) △H4

則△H3______△H4

Answer 1

【答案】N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1 390 2ΔH2－ΔH1 ＞ ＜

【解析】

(1)反應熱等于反應物與生成物能量差，且反應物的多少與熱量變化相對應，據此書寫熱化學方程式；

(2)反應熱等于反應物總鍵能與生成物總鍵能的差，據此計算；

(3)根據蓋斯定律，將已知熱化學方程式疊加，可得待求反應的熱化學方程式；

(4)物質在氣態時含有的能量比液態時含有的能量多；放熱反應ΔH＜0，吸熱反應ΔH＞0。

(1)由圖可知：反應物能量比生成物能量高，反應發生放出熱量，每發生反應產生1 mol氨氣，放出熱量Q=300 kJ-254 kJ=46 kJ，則該反應的熱化學方程式可表示為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1；

(2)N2與H2反應產生NH3，反應的熱化學方程式可表示為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1，由于反應熱等于反應物總鍵能與生成物總鍵能的差，所以943 kJ/mol +3×435 kJ/mol -6×N-H kJ/mol =-92 kJ/mol，解得N-H的鍵能為：390 kJ/mol；

(3)已知：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

根據蓋斯定律，將(II)×2-(I)，整理可得(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)=2NH4HCO3(aq) ΔH3=2ΔH2－ΔH1；

(4)①由于反應物的能量相同，生成物的狀態前者為氣態，后者為液態，物質在氣態時含有的能量比液態時含有的能量多，所以前者放出能量比后者少，反應放出熱量越多，反應熱就越小，△H1＞△H2；

②S(s)+O2(g)=SO2(g)是放熱反應，△H3＜0，而反應Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+10H2O(l)+2NH3(g)是吸熱反應，△H4＞0，故兩個反應的反應熱：△H3＜△H4。