Question

16．合成氨工業(yè)的核心反應(yīng)是N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）；反應(yīng)過程中能量變化如圖所示，回答下列問題．
（1）該反應(yīng)的△H=-92.4kJ/mol．
（2）在反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，E₁的變化：E₁減小 （填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）在500℃、2×10⁷Pa和催化劑條件下，向一密閉容器中充入0.5mol N₂和1.5molH₂，充分反應(yīng)后，放出的熱量＜46.2kJ （填“＜”、“＞”或“=”）．
（4）關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中，正確的是D（填字母）．
A．△H＞0，△S＞0          B．△H＞0，△S＜0
C．△H＜0，△S＞0          D．△H＜0，△S＜0
（5）已知298K時白磷、紅磷完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：
P₄（s，白磷）+5O₂（g）═P₄O₁₀（s）△H₁=-2983.2kJ•mol^-1
P（s，紅磷）+$\frac{5}{4}$O₂（g）═$\frac{1}{4}$P₄O₁₀（s）△H₂=-738.5kJ•mol^-1
則該溫度下白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學(xué)方程式為P₄（s，白磷）=4P（s，紅磷）△H=-29.2kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物的總能量；
（2）加入催化劑，降低反應(yīng)的活化能；
（3）根據(jù)可逆反應(yīng)不能反應(yīng)到底的特點分析；
（4）依據(jù)反應(yīng)特征分析，反應(yīng)放熱反應(yīng)焓變小于0，熵變小于0；
（5）P₄（s，白磷）+5O₂（g）=P₄O₁₀（s）△H₁=-2983.2kJ/mol…①
P（s，紅磷）+$\frac{5}{4}$O₂（g）═$\frac{1}{4}$P₄O₁₀（s）△H₂=-738.5kJ•mol^-1，…②
根據(jù)蓋斯定律：①-②×4計算可得．

解答 解：（1）焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物的總能量，所以由圖可知，△H=-92.4kJ/mol，故答案為：-92.4；
（2）加入催化劑，降低反應(yīng)的活化能，則E₁和E₂都減小，但活化能之差不變，則反應(yīng)熱不變，故答案為：減小；
（3）當(dāng)0.5mol N₂和1.5mol H₂完全反應(yīng)時，才能放出46.2kJ的熱量，但反應(yīng)為可能反應(yīng)，不能完全進行，則密閉容器中充入0.5mol N₂和1.5mol H₂，充分反應(yīng)后，放出的熱量小于46.2kJ，
故答案為：＜；
（4）N₂（g）+3H₂（g）$?_{高溫高壓}^{催化劑}$2NH₃（g）△H=Q kJ/mol，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，反應(yīng)的焓變△H＜0，△S＜0，故答案為：D；
（5）P₄（s，白磷）+5O₂（g）=P₄O₁₀（s）△H₁=-2983.2kJ/mol…①
P（s，紅磷）+$\frac{5}{4}$O₂（g）═$\frac{1}{4}$P₄O₁₀（s）△H₂=-738.5kJ•mol^-1，…②
根據(jù)蓋斯定律：①-②×4可得：P₄（s，白磷）=4P（s，紅磷）△H=（-2983.2kJ/mol）-（-738.5kJ）×4=-29.2kJ/mol；
熱化學(xué)方程式為：P₄（s，白磷）=4P（s，紅磷）△H=-29.2kJ/mol；
故答案為：P₄（s，白磷）=4P（s，紅磷）△H=-29.2kJ/mol．

點評 本題考查了催化劑對活化能的影響、可逆反應(yīng)的焓變以及蓋斯定律的應(yīng)用，題目難度不大．