Question

4．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用．請回答下列問題：
（1）N₄最初由羅馬大學(xué)的Fulvio Cacace及其同事發(fā)現(xiàn)，并命名為“tetranitrogen”（“氮4”）．其結(jié)構(gòu)為正四面體（如圖1所示），與白磷分子相似．已知斷裂1mol N-N鍵吸收193kJ熱量，斷裂1mol N≡N鍵吸收941kJ熱量，則下列說法正確的是DF（不定項）．
A．N₄的熔點比P₄高           B．N₄形成的晶體為原子晶體
C．N₄是N₂的同系物           D．1mol N₄氣體轉(zhuǎn)化為N₂時要放出724kJ能量
E．N₄是氮氣的一種同位素      F．相同質(zhì)量的N₄和N₂所含原子個數(shù)比為1：1
（2）在0.5L的密閉容器中，充入一定量的氮氣和氫氣進(jìn)行反應(yīng)，三種氣體的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖2所示．則Y是H₂，2min內(nèi)N₂的反應(yīng)速率υ（N₂）=0.1mol•L^-1•min^-1．

（3）如圖3是1molNO₂和1molCO反應(yīng)生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖（圖中涉及物質(zhì)均為氣態(tài)），該反應(yīng)時放熱（選填“放”或“吸”）熱反應(yīng)，請寫出NO₂和CO反應(yīng)的化學(xué)方程式NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1．
（4）已知：N₂（g）+2NO₂（g）═4NO（g）；△H=+292kl•mol^-1，則反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g）的△H=-760kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）A．結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，熔點與相對分子質(zhì)量成正比；
B．該物質(zhì)存在分子，屬于分子晶體；
C．同種元素的不同單質(zhì)互為同素異形體；
D．從結(jié)構(gòu)圖中可看出，一個N₄分子中含有6個N-N鍵，根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減生成物的總鍵能計算；
E．同種元素的不同單質(zhì)互為同素異形體；
F．相同質(zhì)量的N₄和N₂所含原子個數(shù)相同．
（2）根據(jù)氮氣和氫氣的反應(yīng)之比，可知Y為氫氣；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率計算公式分析；
（3）反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量；先求出此反應(yīng)的焓變，根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則再寫出熱化學(xué)方程式；
（4）①NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1，
②N₂（g）+2NO₂（g）═4NO（g）；△H=+292kl•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱．

解答 解：（1）A．N₄與白磷（P₄）結(jié)構(gòu)相似，均為分子晶體，由于N₄相對分子質(zhì)量小于P₄，故其分子間作用力弱于P₄，其熔點低于P₄，故A錯誤；
B．該物質(zhì)存在分子，屬于分子晶體，不屬于原子晶體，故B錯誤；
C．同種元素的不同單質(zhì)互為同素異形體，則N₄是N₂的同素異形體，故C錯誤；
D．從結(jié)構(gòu)圖中可看出，一個N₄分子中含有6個N-N鍵，根據(jù)N₄（g）=2N₂（g）△H，有△H=6×193 kJ•mol^-1-2×941 kJ•mol^-1=-724 kJ•mol^-1，則1 mol N₄氣體轉(zhuǎn)化為N₂時要放出724 kJ能量，故D正確；
E．同種元素的不同單質(zhì)互為同素異形體，同位素是原子，故E錯誤；
F．相同質(zhì)量的N₄和N₂所含原子個數(shù)相同，即原子個數(shù)比為1：1，故F正確；
故答案為：DF．
（2）根據(jù)氮氣和氫氣的反應(yīng)之比，可知Y為氫氣；2min內(nèi)N₂的反應(yīng)速率υ（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{0.1mol}{0.5L×2min}$=0.1mol•L^-1•min^-1；
故答案為：H₂、0.1mol•L^-1•min^-1；
（3）由圖象可知反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，屬于放熱反應(yīng)；該反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂=134KJ/mol-368KJ/mol=-234KJ/mol，則熱化學(xué)方程式為：NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；
故答案為：放熱；NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；
（4）①NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1，
②N₂（g）+2NO₂（g）═4NO（g）；△H=+292kl•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律：2×①-②得2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g）△H=-760kJ/mol；
故答案為：-760kJ/mol．

點評 本題考查了反應(yīng)熱的計算、熱化學(xué)方程式的書寫、反應(yīng)速率的計算等，題目涉及的知識點較多，難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力．