Question

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

(1)如图是N₂(g)和H₂(g)反应生成1 mol NH₃(g)过程中能量的变化示意图，请写出N₂和H₂反应的热化学方程式：_______。

(2)若已知下列数据：

化学键	H—H	N≡N
键能/kJ·mol^－^1	435	943

试根据表中及图中数据计算N—H的键能：___kJ·mol^-1。

(3)捕碳技术(主要指捕获CO₂在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH₃和(NH₄)₂CO₃已经被用作工业捕碳剂，它们与CO₂可发生如下反应：

反应Ⅰ：2NH₃(l)＋H₂O(l)＋CO₂(g)=(NH₄)₂CO₃(aq)    ΔH₁

反应Ⅱ：NH₃(l)＋H₂O(l)＋CO₂(g)=NH₄HCO₃(aq)    ΔH₂

反应Ⅲ：(NH₄)₂CO₃(aq)＋H₂O(l)＋CO₂(g)=2NH₄HCO₃(aq)    ΔH₃

请回答下列问题：

ΔH₃与ΔH₁、ΔH₂之间的关系是ΔH₃=___。

(4)试比较下列两组△H的大小（填“＞”、“＜”或“=”）

①H₂(g)+O₂(g)=H₂O(g) △H₁ H₂(g)+O₂(g)=H₂O(l) △H₂

则△H₁____△H₂

②S(s)+O₂(g)=SO₂(g) △H₃

Ba(OH)₂·8H₂O(s)+2NH₄Cl(s)=BaCl₂(s)+10H₂O(l)+2NH₃(g) △H₄

则△H₃______△H₄

Answer

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1 390 2ΔH2－ΔH1 ＞ ＜

【解析】

(1)反应热等于反应物与生成物能量差，且反应物的多少与热量变化相对应，据此书写热化学方程式；

(2)反应热等于反应物总键能与生成物总键能的差，据此计算；

(3)根据盖斯定律，将已知热化学方程式叠加，可得待求反应的热化学方程式；

(4)物质在气态时含有的能量比液态时含有的能量多；放热反应ΔH＜0，吸热反应ΔH＞0。

(1)由图可知：反应物能量比生成物能量高，反应发生放出热量，每发生反应产生1 mol氨气，放出热量Q=300 kJ-254 kJ=46 kJ，则该反应的热化学方程式可表示为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1；

(2)N2与H2反应产生NH3，反应的热化学方程式可表示为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1，由于反应热等于反应物总键能与生成物总键能的差，所以943 kJ/mol +3×435 kJ/mol -6×N-H kJ/mol =-92 kJ/mol，解得N-H的键能为：390 kJ/mol；

(3)已知：反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)=(NH4)2CO3(aq) ΔH1

反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)=NH4HCO3(aq) ΔH2

根据盖斯定律，将(II)×2-(I)，整理可得(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)=2NH4HCO3(aq) ΔH3=2ΔH2－ΔH1；

(4)①由于反应物的能量相同，生成物的状态前者为气态，后者为液态，物质在气态时含有的能量比液态时含有的能量多，所以前者放出能量比后者少，反应放出热量越多，反应热就越小，△H1＞△H2；

②S(s)+O2(g)=SO2(g)是放热反应，△H3＜0，而反应Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+10H2O(l)+2NH3(g)是吸热反应，△H4＞0，故两个反应的反应热：△H3＜△H4。