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2N
2N
吸③______;
④NH
吸+H
吸NH
2吸;
⑤NH
2吸+H
吸NH
3吸NH
3.
(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:
2NH
3NH
4++NH
2-(某温度下其离子积常数为10
-30).液氨中的pNH
4与水中的pH类似,则该温度下液氨的pNH
4=______.
(4)盐酸肼(N
2H
4Cl
2)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NH
4Cl类似.写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式______.
答案:
分析:(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.
解答:解:(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+.