Question

Ⅰ．氨气是氮循环中的重要物质，在人类的生产和生活中有着广泛的应用．根据所学知识，据此完成下列要求．
（1）如图是N₂与H₂反应过程中能量变化的示意图，写出该反应生成液态氨的热化学方程式为______．
（2）若由N₂和H₂合成1molNH₃时可放出46.2kJ/mol的热量．从手册上查出N≡N键的键能是948.9kJ/mol，H-H键的键能是436.0kJ/mol，则N-H键的键能是______kJ/mol．
Ⅱ．已知25℃、101kpa时，一些物质的燃烧热为：

化学式	CO（g）	H2（g）	CH3OH（l）	CH4（g）
△H/（kJ/mol）	-283.0	-285.8	-726.5	-890.3

（1）写出该条件下CH₃OH（l）完全燃烧的热化学方程式：______．
（2）根据盖斯定律完成下列反应的热化学方程式：
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=______．
（3）现有H₂和CH₄的混合气体112L（标准状况），使其完全燃烧生成CO₂（g）和H₂O（l），共放出热量3242.5kJ，则原混合气体中H₂和CH₄的物质的量之比是______．
A．1：1B．1：3C．1：4D．2：3．

Answer 1

I（1）由图可以看出，断裂

1

2

molN₂（g）和

3

2

molH₂（g）的吸收能量为akJ，形成1molNH₃（g）的所放出的能量为bkJ，
所以，

1

2

molN₂（g）+

3

2

molH₂（g）?NH₃（g）△H=（a-b）kJ/mol，
而1mol的NH₃（g）转化为1mol的NH₃（l）放出的热量为ckJ，
所以有：

1

2

molN₂（g）+

3

2

molH₂（g）?NH₃（l）△H=（a-b-c）kJ/mol，
即：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1；
（2）N₂和H₂合成NH₃的方程式为：N₂+3H₂2NH₃，由N₂和H₂合成1molNH₃时可放出46.2kJ/mol的热量，则反应的△H=-2×46.2=-92.4kJ/mol，
1molN₂和3molH₂反应断裂化学键需要吸收的能量为：1mol×948.9kJ?mol^-1+3×436.0kJ?mol^-1=2256.9kJ，
N-H键的键能为x，形成2molNH₃需要形成6molN-H键，则形成6molN-H键放出的能量为6x，
则2256.9-6×x=-92.4kJ/mol，解得x=391.55kJ/mol，
故答案为：391.55；
II（1）1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热726.5KJ；燃烧热的热化学方程式为：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1，
故答案为：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5 kJ?mol^-1；
（2）依据题干写出物质的燃烧热化学方程式：①CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△=-726.5KL/mol；
②CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283KJ/mol；
③H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.5KJ/mol；
依据盖斯定律③×2+②-①得到：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-128.1KJ/mol；
故答案为：-128.1KJ/mol；
（3）有H₂和CH₄的混合气体112L（标准状况）物质的量=

112L

22.4L/mol

=5mol，使其完全燃烧生成CO₂（g）和H₂O（l），共放出热量3242.5kJ，设H₂物质的量为X、CH₄物质的量为5-X；依据热化学方程式列式计算：
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.5KJ/mol；
1 285.5KJ
X 285.5XKJ
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（l）△H=-890.3KJ/mol；
1 890.3KJ
5-X （5-X）×890.3KJ
285.5XKJ+（5-X）×890.3KJ=3242.5kJ
解得到：X=2mol，甲烷物质的量为3mol
则原混合气体中H₂和CH₄的物质的量之比是2：3；
故答案为：D．