Question

【題目】(1)以CO2與NH3為原料可合成化肥尿素[化學式為CO(NH2)2]。已知：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=159.5kJ/mol

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH=+116.5kJ/mol

③H2O(l)= H2O(g) ΔH=+44.0kJ/mol

寫出CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學反應方程式_____。

(2)已知：①Fe(s)+O2(g)=FeO(s) ΔH1=272.0kJ/mol

②2Al(s)+O2(g)=Al2O3(s) ΔH2=1675.7kJ/mol

Al和FeO發生鋁熱反應的熱化學方程式是________。鋁熱反應的反應類型_____，某同學認為，鋁熱反應可用于工業煉鐵，你的判斷是_______(填“能”或“不能”)，你的理由_________。

(3)再生裝置中產生的CO2和H2在一定條件下反應生成甲醇等產物，工業上利用該反應合成甲醇。已知：25℃、101kPa下：

①H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1=242kJ/mol

②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2=676kJ/mol

寫出CO2和H2生成氣態甲醇等產物的熱化學方程式___________。

Answer 1

【答案】2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH=87.0kJ/mol 3FeO(s)+2Al(s)=Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH=859.7kJ/mol 置換反應 不能 該反應的引發，需消耗大量的金屬鋁，成本較高 CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=50kJ/mol

【解析】

根據蓋斯定律，將已知的熱化學方程式疊加，可得相應反應的熱化學方程式；結合反應物、生成物的種類判斷反應類型，并根據反應過程中的能耗、反應成本、反應引發條件判斷是否可以大量用于工業生產。

(1)①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) ΔH=159.5kJ/mol

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH=+116.5kJ/mol

③H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44.0kJ/mol

根據蓋斯定律，將①+②③得到CO2與NH3合成尿素和液態水的熱化學反應方程式為：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH= 87.0kJ/mol；

(2)依據蓋斯定律②①×3得到熱化學方程式為：3FeO(s)+2Al(s)= Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH=859.7kJ/mol；由于反應放出大量的熱，使產生的金屬以液態的形式存在，因此該反應又叫鋁熱反應。該反應的反應物一種是單質、一種是化合物，反應產生的物質一種是單質、一種是化合物，因此該反應屬于置換反應；若利用鋁熱反應在工業上大規模煉鐵，需要消耗冶煉成本更高的Al，引發條件需要高溫，這無形就會使冶煉Fe的成本增大，因此不能用于工業煉鐵。

(3)①H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1=242kJ/mol

②CH3OH(g)+O2(g)= CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=676kJ/mol

則①×3②可得CO2和H2生成氣態甲醇等產物的熱化學方程式為：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= 50 kJ/mol。