Question

2007年度諾貝爾化學獎獲得者格哈德?埃特爾建立了合成氨反應機理，T=673K時，各步反應的能量變化如圖所示，圖中的能量單位為kJ?mol^-1．（注：圖中“吸”表示在催化劑表面的吸附）請回答下列問題：
（1）合成氨反應的機理為
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時，合成氨反應的熱化學方程為______．
（3）液氨與水頗為相像，它能溶解多種無機及有機分子，其電離方程式可表示為：
2NH₃NH₄⁺+NH₂^-（某溫度下其離子積常數為10^-30）．液氨中的pNH₄與水中的pH類似，則該溫度下液氨的pNH₄=______．
（4）鹽酸肼（N₂H₄Cl₂）是一種重要的化工原料，屬于離子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理與NH₄Cl類似．寫出鹽酸肼第一步水解反應的離子方程式______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據圖和已有的機理，可推斷出①、③兩個反應；
（2）由圖可以看出生成1molNH₃，△H=-46kJ?mol^-1，氣體分子數改變的反應，在一定體積的容器中，壓強保持不變是平衡狀態；
（3）根據水的離子積常數類比可計算pNH₄；
（4）由N₂H₄，聯想到NH₃，由N₂H₄Cl₂聯想到NH₄Cl，再注意到N₂H₄是二元堿而NH₃是一元的，試題即可突破．
解答：解：（1）由圖可知該反應的機理是H₂→H_2吸→2H→2H_吸，N_2吸→2N→2N_吸，N_吸+H_吸→NH_吸→NH_2吸→NH_3吸→NH₃，
則①的反應為H₂H_2吸2H 2H_吸，
③的反應為N_吸+H_吸NH_吸，
故答案為：①H₂H_2吸2H 2H_吸；③N_吸+H_吸NH_吸；
（2）由圖可以看出生成1molNH₃，△H=-46kJ?mol^-1，則反應的熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；H=-92kJ?mol^-1，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）；H=-92kJ?mol^-1；
（3）由題意可知c（NH₄⁺）×c（NH₂^-）=10^-30，c（NH₄⁺）=mol/L=10^-15mol/L，pNH₄=15，
故答案為：15；
（4）由N₂H₄，聯想到NH₃，由N₂H₄Cl₂聯想到NH₄Cl，再注意到N₂H₄是二元堿而NH₃是一元的，則鹽酸肼第一步水解反應的離子方程式為N₂H₄²⁺+H₂O[N₂H₅?H₂O]⁺+H⁺，
故答案為：N₂H₄²⁺+H₂O[N₂H₅?H₂O]⁺+H⁺．
點評：本題很好的將化學平衡、電離平衡、反應熱結合在一塊，雖然題目引入了諾貝爾獎的有關背景，但高起點低落點，這種命題方法是高考的常用方法，一定要考慮清楚是否運用信息或搞清楚哪些是干擾信息．