Question

【題目】合成氨是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一項(xiàng)重大突破，研究表明液氨是一種良好的儲(chǔ)氫物質(zhì)。

（1） 氨氣分解反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：2NH3（g） ＝N2（g）＋3H2（g）　ΔH，若：N≡N鍵、H－H鍵和N－H鍵的鍵能分別記作a、b和c（單位：kJ·mol1），則上述反應(yīng)的ΔH＝________kJ·mol1。

（2） 研究表明金屬催化劑可加速氨氣的分解。下表為某溫度下等質(zhì)量的不同金屬分別催化等濃度氨氣分解生成氫氣的初始速率（mmol·min1）。

催化劑	Ru	Rh	Ni	Pt	Pd	Fe
初始速率	7.9	4.0	3.0	2.2	1.8	0.5

不同催化劑存在下，氨氣分解反應(yīng)活化能最大的是________（填寫(xiě)催化劑的化學(xué)式）。

（3） 電化學(xué)法也可合成氨。如圖是用低溫固體質(zhì)子導(dǎo)體作為電解質(zhì)，用PtC3N4作陰極催化劑電解H2（g）和N2（g）合成NH3的原理示意圖：

PtC3N4電極反應(yīng)產(chǎn)生NH3的電極反應(yīng)式________。

（4）過(guò)渡態(tài)理論認(rèn)為：化學(xué)反應(yīng)并不是通過(guò)簡(jiǎn)單的碰撞就能完成的，而是從反應(yīng)物到生成物的過(guò)程中經(jīng)過(guò)一個(gè)高能量的過(guò)渡態(tài)。如圖1為1molNO2與1molCO恰好反應(yīng)生成CO2和NO過(guò)程中的能量變化示意圖

①試寫(xiě)出NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______

②在密閉容器中進(jìn)行的上述反應(yīng)是可逆反應(yīng)，圖2是某學(xué)生模仿圖1畫(huà)出的NO+CO2 =NO2+CO的能量變化示意圖。則圖中E3=______kJmol-1

Answer 1

【答案】6c－a－3b Fe N2＋6e＋6H+=2NH3 NO2（g）+CO（g）═NO（g）+CO2（g）△H=-234kJmol-1 368

【解析】

(1)反應(yīng)的ΔH＝反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和；

(2)催化劑可降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率，催化效率越高，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)活化能越低；

(3)用低溫固體質(zhì)子導(dǎo)體作為電解質(zhì)，用Pt-C3N4作陰極催化劑電解H2(g)和N2(g)合成NH3，陰極氫質(zhì)子得到電子生成氫氣，和氮?dú)獯呋瘎┳饔蒙�成氨氣�?/span>

(4)①該反應(yīng)的焓變=(134-368)kJ/mol=-234kJ/mol；

②根據(jù)圖知，該反應(yīng)是圖1中的逆反應(yīng)，E3為圖1中的E2。

(1)反應(yīng)2NH3(g) ＝N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=(ckJ·mol1)×6-(akJ·mol1)×1-(bkJ·mol1)×3= (6c－a－3b)kJ·mol1；

(2)催化劑可降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率，催化效率越高，反應(yīng)速率越快，反應(yīng)活化能越低，由表中數(shù)據(jù)可知，使用Fe作催化劑時(shí)，反應(yīng)速率最低，說(shuō)明氨氣分解反應(yīng)活化能最大；

(3)電化學(xué)法也可合成氨，用低溫固體質(zhì)子導(dǎo)體作為電解質(zhì)，用Pt-C3N4作陰極催化劑電解H2(g)和N2(g)合成NH3的過(guò)程中，陰極氫質(zhì)子得到電子生成氫氣，和氮?dú)獯呋瘎┳饔蒙�成氨氣，電極反應(yīng)式為N2＋6e＋6H+=2NH3；

(4)①該反應(yīng)的焓變=(134-368)kJ/mol=-234kJ/mol，該反應(yīng)熱化學(xué)方程式為NO2(g)+CO(g)═NO(g)+CO2(g)△H=-234kJmol-1；

②根據(jù)圖知，該反應(yīng)是圖1中的逆反應(yīng)，E3為圖1中的E2為368kJ/mol。