(15分)氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛的应用。请回答下列问题:(1)氨气可由N2和H2反应制取,N2(g)+3H2 (g) 2NH3(
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(15分)氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛的应用。请回答下列问题: (1)氨气可由N2和H2反应制取,N2(g)+3H2 (g) 2NH3(g)反应过程的能量变化如图所示:
已知:1molN2分子中的化学键断裂时需要吸收942kJ的能量;1molH2分子中的化学键断裂时需要吸收436kJ的能量;形成1mol N—H键时释放390.8kJ的能量。 ①图中A、C分别表示 、 ,E的大小对该反应 的反应热有无影响? 。 该反应需要用铁触媒作催化剂,加铁触媒会使图中B点升高还是降低? 理由 。 ②图中△H= kJ·mol-1。 ③如果反应速率ν(H2)为0.15mol· L-1·min-1,则ν(N2)= mol· L-1·min-1 ν(NH3)= mol·L-1 ·min-1。 (2)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。 已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(l) △H= -19.5kJ·mol-1 N2H4(l)+O2(g)= N2(g)+2H2O(g)△H= -534.2kJ·mol-1 请写出肼和 N2O4反应的热化学反应方程式 。 |
答案
(1)①1mol N2(g)和3mol H2(g)具有的总能量、2 mol NH3(g)具有的总能量(答反应物的总能量 、生成物的总能量也给分) 无、降低(各1分) 催化剂能改变反应的路径,使发生反应所需的活化能E降低(2分) ②-94.8 (2分) ③0.05 0.10 (各2分) (2)2N2H4(l)+ N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H= -1048.9kJ·mol-1 (3分) |
解析
(1)①根据图像可知,A表示1mol N2(g)和3mol H2(g)具有的总能量,C表示2 mol NH3(g)具有的总能量。E表示反应到活化能,对反应热是无影响的。催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率。 ②反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,所以反应热=942 kJ·mol-1+3×432kJ·mol-1-2×3×390.8kJ·mol-1=-94.8 kJ·mol-1。 ③因为速率之比是相应的化学计量数之比,所以氮气和氨气的反应速率分别是0.15mol· L-1·min-1÷3=0.05mol· L-1·min-1、0.15mol· L-1·min-1÷3×2=0.10 mol· L-1·min-1。 (2)根据盖斯定律可知,反应①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l)和反应②N2H4(l)+O2(g)= N2(g)+2H2O(g)合并即可,即②×2-①得到2N2H4(l)+ N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g),所以反应热=-534.2kJ·mol-1×2+19.5kJ·mol-1=-1048.9kJ·mol-1。 |
举一反三
下列变化中既有离子键断裂,又有共价键断裂的是A.NaCl溶于水 | B.HCl溶于水 | C.干冰汽化 | D.KClO3受热分解 |
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下列关于化学键的说法中正确的是( )A.金属键可以看做是许多原子共用许多电子所形成的强烈相互作用,所以和共价键类似,也有饱和性和方向性 | B.配位键常用A→B表示,其中A原子可以提供接受孤电子对的空轨道 | C.含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者 | D.金属元素原子和非金属元素原子间只能形成离子键 |
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下列有关冰晶体关说法正确的是( )A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体 | B.冰晶体具有空间网状结构,是原子晶体 | C.水分子间通过H-O键形成冰晶体 | D.冰晶体熔化时,水分子之间的空隙增大 |
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下列说法正确的是A.放热反应在常温下一定很容易发生 | B.决定化学反应速率的主要因素是反应物的浓度、压强、温度、催化剂等 | C.熵增加且放热的反应一定是自发反应 | D.由于中和热为-57.3kJ/mol,因此稀醋酸与稀NaOH溶液反应生成1mol水,放出57.3kJ热量 |
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