Question

【题目】(1)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为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

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式_____。

(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发生铝热反应的热化学方程式是________。铝热反应的反应类型_____，某同学认为，铝热反应可用于工业炼铁，你的判断是_______(填“能”或“不能”)，你的理由_________。

(3)再生装置中产生的CO2和H2在一定条件下反应生成甲醇等产物，工业上利用该反应合成甲醇。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

写出CO2和H2生成气态甲醇等产物的热化学方程式___________。

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 置换反应 不能 该反应的引发，需消耗大量的金属铝，成本较高 CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=50kJ/mol

【解析】

根据盖斯定律，将已知的热化学方程式叠加，可得相应反应的热化学方程式；结合反应物、生成物的种类判断反应类型，并根据反应过程中的能耗、反应成本、反应引发条件判断是否可以大量用于工业生产。

(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

根据盖斯定律，将①+②③得到CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH= 87.0kJ/mol；

(2)依据盖斯定律②①×3得到热化学方程式为：3FeO(s)+2Al(s)= Al2O3(s)+3Fe(s) ΔH=859.7kJ/mol；由于反应放出大量的热，使产生的金属以液态的形式存在，因此该反应又叫铝热反应。该反应的反应物一种是单质、一种是化合物，反应产生的物质一种是单质、一种是化合物，因此该反应属于置换反应；若利用铝热反应在工业上大规模炼铁，需要消耗冶炼成本更高的Al，引发条件需要高温，这无形就会使冶炼Fe的成本增大，因此不能用于工业炼铁。

(3)①H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1=242kJ/mol

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

则①×3②可得CO2和H2生成气态甲醇等产物的热化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= 50 kJ/mol。