Question

2．氨氣是生產(chǎn)化肥、硝酸等的重要原料，合成搭中每生產(chǎn)1molNH₃，放出46.2KJ熱量．

（1）工業(yè)上合成氨的熱化學(xué)方程式是N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，斷裂1mol N≡N鍵需要能量946KJ
（2）我國合成氨工業(yè)目前的生產(chǎn)條件為：催化劑：鐵觸媒，溫度400℃～500℃，壓強(qiáng)：30MPa～50MPa．從平衡移動(dòng)原理分析，低溫有利于原料氣的轉(zhuǎn)化，實(shí)際生產(chǎn)中采用400℃～500℃的高溫，原因之一是考慮到催化劑的活性，原因之二是增加反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間；
（3）有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N₂、H₂為電極反應(yīng)物，以HCl-NH₄Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃燒電池．請寫出該電池的總反應(yīng)式N₂+3H₂+2HCl=2NH₄Cl．負(fù)極的電極方程式：H₂-2e^-=2H⁺．

Answer 1

分析 （1）1molNH₃，放出46.2KJ熱量，則合成塔中每生成2mol NH₃，放出92.4kJ熱量，依據(jù)熱化學(xué)方程式寫出，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)放出的熱量寫出熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；依據(jù)反應(yīng)焓變=反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量計(jì)算得到；
（2）依據(jù)溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響：升高溫度，反應(yīng)速率加快，反應(yīng)達(dá)到平衡用時(shí)間縮短；
（3）總的反應(yīng)氮?dú)馀c氫在氯化氫氛圍生成氯化銨，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣放電生成氫離子，以此書寫電極反應(yīng)式．

解答 解：（1）1molNH₃，放出46.2KJ熱量，則合成塔中每生成2mol NH₃，放出92.4kJ熱量，依據(jù)熱化學(xué)方程式寫出，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)放出的熱量寫出熱化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，3H₂+N₂?2NH₃，反應(yīng)焓變=反應(yīng)物斷裂化學(xué)鍵吸收的能量-生成物形成化學(xué)鍵放出的能量=3×436+1mol N≡N鍵能-6×N-H鍵鍵能=-92.4，由圖知N-H鍵鍵能=391KJ，所以斷裂1mol N≡N鍵需要能量是946KJ，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol；946；
（2）合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92.4kJ/mol，反應(yīng)物氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)大于生成物氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)，則加壓有利于平衡正向移動(dòng)，提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，升高溫度雖然不利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但能增大反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間．
故答案為：增加反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間；
（3）總的反應(yīng)氮?dú)馀c氫在氯化氫氛圍生成氯化銨，所以總的電池反應(yīng)式為：N₂+3H₂+2HCl=2NH₄Cl，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氫氣放電生成氫離子，負(fù)極電極反應(yīng)式為H₂-2e^-=2H⁺，
故答案為：N₂+3H₂+2HCl=2NH₄Cl；H₂-2e^-=2H⁺．

點(diǎn)評 本題為綜合題，考查了熱化學(xué)方程式的書寫，反應(yīng)熱的計(jì)算，反應(yīng)條件的選擇，電極反應(yīng)式的書寫，明確化學(xué)鍵與反應(yīng)熱關(guān)系，明確原電池工作原理是解題關(guān)鍵，注意反應(yīng)條件選擇既要考慮反應(yīng)限度，又應(yīng)考慮反應(yīng)速率，題目難度中等．