Question

【題目】(1)以CO2與NH3為原料可合成化肥尿素[化學(xué)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(tài)水的熱化學(xué)反應(yīng)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(fā)生鋁熱反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是________。鋁熱反應(yīng)的反應(yīng)類型_____，某同學(xué)認(rèn)為，鋁熱反應(yīng)可用于工業(yè)煉鐵，你的判斷是_______(填“能”或“不能”)，你的理由_________。

(3)再生裝置中產(chǎn)生的CO2和H2在一定條件下反應(yīng)生成甲醇等產(chǎn)物，工業(yè)上利用該反應(yīng)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(tài)甲醇等產(chǎn)物的熱化學(xué)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(yīng) 不能 該反應(yīng)的引發(fā)，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(jù)蓋斯定律，將已知的熱化學(xué)方程式疊加，可得相應(yīng)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；結(jié)合反應(yīng)物、生成物的種類判斷反應(yīng)類型，并根據(jù)反應(yīng)過程中的能耗、反應(yīng)成本、反應(yīng)引發(fā)條件判斷是否可以大量用于工業(yè)生產(chǎn)。

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

(2)依據(jù)蓋斯定律②①×3得到熱化學(xué)方程式為：3FeO(s)+2Al(s)= Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH=859.7kJ/mol；由于反應(yīng)放出大量的熱，使產(chǎn)生的金屬以液態(tài)的形式存在，因此該反應(yīng)又叫鋁熱反應(yīng)。該反應(yīng)的反應(yīng)物一種是單質(zhì)、一種是化合物，反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)一種是單質(zhì)、一種是化合物，因此該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)；若利用鋁熱反應(yīng)在工業(yè)上大規(guī)模煉鐵，需要消耗冶煉成本更高的Al，引發(fā)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(yè)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(tài)甲醇等產(chǎn)物的熱化學(xué)方程式為：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= 50 kJ/mol。