Question

【題目】（1）依據事實，寫出下列反應的熱化學方程式。

①在25℃、101kPa下，1g甲醇燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68kJ。則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為：___________________________________________。

②若適量的N2和O2完全反應，每生成23g NO2需要吸收16.95kJ熱量__________________。

③已知拆開1mol H－H鍵，1molN－H鍵，1molN≡N鍵分別需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，則N2與H2反應生成NH3的熱化學方程式為：________________________________。

（2）氫氣是一種清潔能源。用甲烷制取氫氣的兩步反應的能量變化如下圖所示：

①甲烷和水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是____________。

②第II步為可逆反應。在800℃時，若CO的起始濃度為2.0 mol/L，水蒸氣的起始濃度為3.0 mol/L，達到化學平衡狀態后，測得CO2的濃度為1.2 mol/L，則此反應的平衡常數為____，CO的平衡轉化率為_____。

Answer 1

【答案】CH3OH(l)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.76kJmol-1N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+67.8kJmol-1N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJmol-1CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g) △H=-136.5kJ/mol160%

【解析】

(1)①在25℃、101kPa下，1g甲醇(CH3OH)燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68kJ，32g甲醇燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68kJ×32=725.76kJ，1mol甲醇質量為32克，所以完全燃燒1mol甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態水放熱725.8kJ，燃燒熱熱化學方程式為：CH3OH(l)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.76kJmol-1，故答案為：CH3OH(l)+ O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.76kJmol-1；

②適量的N2和O2完全反應，每生成0.5NO2需要吸收16.95kJ熱量，所以每生成1molNO2需要吸收67.8kJ熱量，則熱化學方程式為：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.8kJmol-1，故答案為：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.8kJmol-1；

③在反應N2+3H22NH3中，斷裂3molH-H鍵，1mol N≡N鍵共吸收的能量為：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH3，共形成6mol N-H鍵，放出的能量為：6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，該反應為放熱反應，放出的熱量為：2346kJ-2254kJ=92kJ，故答案為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92kJmol-1；

(2)①根據第I步反應過程可以得出：CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)，△H=-103.3kJ/mol；根據第II步反應過程可以得出：CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)，△H=-33.2kJ/mol；根據蓋斯定律，上下兩式相加可得：CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5kJ/mol，故答案為：CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5kJ/mol；

② CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)

初始濃度：2.0 3.0 0 0

變化濃度：1.2 1.2 1.2 1.2

平衡濃度：0.8 1.8 1.2 1.2

則平衡常數K==1，CO的平衡轉化率為×100%=60%，故答案為：1；60%。