Question

1．合成氨是最重要的化工生產(chǎn)．工業(yè)上用氨氣合成尿素（HNCONH）的反應(yīng)在進(jìn)行時(shí)分為如下兩步：
第一步：2NH₃（l）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（氨基甲酸銨）（l）△H₁
第二步：H₂NCOONH₄（l）?H₂O（l）+H₂NCONH₂（l）△H₂．
（1）某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上合成尿素的條件，在一體積為0.5L密閉容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)中各組分隨時(shí)間的變化如圖I所示：

①已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第二決定．
②已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=akJ•mol^-1
N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H₂=bkJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=ckJ•mol^-1
則4NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）═4N₂（g）+6H₂O（g）△H=（3c-2a-2b）kJ•mol^-1
（2）合成氨反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），使用催化劑反應(yīng)的△H不改變（填“增大”“減小”或“不改變”
（3）合成氨鹽也是氨的重要用途，測定其中的含氮量可以采用“甲醛法”．即4NH${\;}_{4}^{+}$+6HCHO═（CH₂）₅N₄+4H⁺+6H₂O現(xiàn)有一種純凈的銨鹽，可能是硝酸銨、硫酸銨或碳酸銨中的一種．稱取2克該銨鹽溶于水，加入足量的甲醛溶液后，再加入水配成100mL，浴液，取出10mL，滴人酚酞后再逐滴滴入0.1mol/LNaOH溶液，當(dāng)?shù)蔚?5mL時(shí)溶液呈粉紅色，且在半分鐘內(nèi)不褪色，則該銨鹽中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是35%．
（4 ）拆開 1mol H-H鍵、1mol N-H鍵、1mol N≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，寫出N₂+3H₂?2NH₃反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①從氨、CO₂曲線下降及氨基甲酸銨曲線升高看出第一步是快反應(yīng)；從尿素曲線升高緩慢看出第二步是慢反應(yīng)，總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定；
②依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算出該反應(yīng)的焓變；
（2）催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡；
（3）根據(jù)H⁺+OH^-=H₂O知?dú)潆x子和氫氧根離子之間的關(guān)系式計(jì)算氫離子的物質(zhì)的量濃度，再根據(jù)離子方程式定量關(guān)系計(jì)算銨根離子物質(zhì)的量，據(jù)此計(jì)算此銨鹽的摩爾質(zhì)量判斷屬于的銨鹽，結(jié)合判斷出的化學(xué)式計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵斷裂吸收能量，形成新化學(xué)鍵放出能量，根據(jù)方程式計(jì)算分別吸收和放出的能量，以此計(jì)算反應(yīng)熱并判斷吸熱還是放熱；

解答 解：（1）①由圖象可知在15分鐘左右，氨氣和二氧化碳反應(yīng)生成氨基甲酸銨后不再變化發(fā)生的是第一步反應(yīng)，氨基甲酸銨先增大再減小最后達(dá)到平衡，發(fā)生的是第二部反應(yīng)，從曲線斜率不難看出第二部反應(yīng)速率慢，所以已知總反應(yīng)的快慢由慢的一步?jīng)Q定，則合成尿素總反應(yīng)的快慢由第二步?jīng)Q定，
故答案為：二；
②已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=a kJ•mol^-1
②N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H₂=b kJ•mol^-1
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H=c kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律③×3-2×②-2×①得到，4NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）═4N₂（g）+6H₂O（g）△H=（3c-2a-2b）kJ/mol，
故答案為：（3c-2a-2b）．
（2）合成氨反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），使用催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變化學(xué)平衡，反應(yīng)的△H不變，
故答案為：不改變；
（3）根據(jù)H⁺+OH^-=H₂O知c（H⁺）=$\frac{0.1mol/L×0.025L}{0.01L}$=0.25mol/L，100mL溶液中氫離子的物質(zhì)的量=0.25mol/L×0.1L=0.025mol，根據(jù)4NH₄⁺+6HCHO→（CH₂）₆N₄+4H⁺+6H₂O，
得銨根離子的物質(zhì)的量=0.025mol，若為硝酸銨物質(zhì)的量也為0.025mol，M=$\frac{2g}{0.025mol}$=80g/mol，摩爾質(zhì)量符合，若為硫酸銨或碳酸銨，物質(zhì)的量為0.0125mol，摩爾質(zhì)量M=$\frac{2g}{0.0125mol}$=160g/mol，所以判斷此銨鹽為硝酸銨，
硝酸銨鹽中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{2×14}{80}$×100%=35%，
故答案為：35%； 
（4）在反應(yīng)N₂+3H₂?2NH₃中，斷裂3molH-H鍵，1mol N三N鍵共吸收的能量為：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6mol N-H鍵，放出的能量為：6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量為：2346kJ-2254kJ=92kJ，即N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡的影響因素分析、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素判斷、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算等知識，題目難度中等，注意掌握化學(xué)平衡的影響因素、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算方法，能夠利用蓋斯定律求算反應(yīng)中的焓變．