Question

2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈德•埃特尔建立了合成氨反应机理，T=673K时，各步反应的能量变化如图所示，图中的能量单位为kJ•mol^-1．（注：图中“吸”表示在催化剂表面的吸附）请回答下列问题：
（1）合成氨反应的机理为
①______；
②N：N_2吸2N2N_吸
③______；
④NH_吸+H_吸NH_2吸；
⑤NH_2吸+H_吸NH_3吸NH₃．
（2）T=673K时，合成氨反应的热化学方程为______．
（3）液氨与水颇为相像，它能溶解多种无机及有机分子，其电离方程式可表示为：
2NH₃NH₄⁺+NH₂^-（某温度下其离子积常数为10^-30）．液氨中的pNH₄与水中的pH类似，则该温度下液氨的pNH₄=______．
（4）盐酸肼（N₂H₄Cl₂）是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH₄Cl类似．写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式______．

Answer

（1）根据图和已有的机理，可推断出①、③两个反应；
（2）由图可以看出生成1molNH3，△H=-46kJ•mol-1，气体分子数改变的反应，在一定体积的容器中，压强保持不变是平衡状态；
（3）根据水的离子积常数类比可计算pNH4；
（4）由N2H4，联想到NH3，由N2H4Cl2联想到NH4Cl，再注意到N2H4是二元碱而NH3是一元的，试题即可突破．
【解析】
（1）由图可知该反应的机理是H2→H2吸→2H→2H吸，N2吸→2N→2N吸，N吸+H吸→NH吸→NH2吸→NH3吸→NH3，
则①的反应为H2H2吸2H 2H吸，
③的反应为N吸+H吸NH吸，
故答案为：①H2H2吸2H 2H吸；③N吸+H吸NH吸；
（2）由图可以看出生成1molNH3，△H=-46kJ•mol-1，则反应的热化学方程式为N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；H=-92kJ•mol-1，
故答案为：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；H=-92kJ•mol-1；
（3）由题意可知c（NH4+）×c（NH2-）=10-30，c（NH4+）=mol/L=10-15mol/L，pNH4=15，
故答案为：15；
（4）由N2H4，联想到NH3，由N2H4Cl2联想到NH4Cl，再注意到N2H4是二元碱而NH3是一元的，则盐酸肼第一步水解反应的离子方程式为N2H42++H2O[N2H5•H2O]++H+，
故答案为：N2H42++H2O[N2H5•H2O]++H+．