Question

【題目】(1) CO2與NH3反應可合成化肥尿素。已知：

①2NH3(g)+CO2(g) = NH2CO2NH4(s) ΔH= -159.5kJmol-1

②NH2CO2NH4(s) = CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH= +116.5kJmol-1

③H2O(l) = H2O(g) ΔH= +44.0kJmol-1

寫出CO2與NH3合成尿素[CO(NH2)2]和液態(tài)水的熱化學反應方程式_____

(2)使Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2，當1mol Cl2參與反應時釋放145kJ的熱量，寫出這個反應逆反應的熱化學方程式：______ 。

(3)下圖是1mol NO2(g)與1mol CO(g)反應生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖，若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E1的變化是________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，ΔH的變化是________。

(4)已知H—H鍵、N≡N鍵、N-H鍵的鍵能如下表所示：

化學鍵	H-H	N≡N	N-H
鍵能/(kJ·mol-1)	436	946	391

則反應N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)的 ΔH＝________。

Answer 1

【答案】2NH3(g)+CO2(g) =CO(NH2)2(s)+H2O(l) ΔH= -87.0kJmol-1 4HCl(g)+CO2(g) = 2Cl(g)+2H2O(g)+C(s) ΔH= +290kJmol-1 減小 不變 -92kJmol-1

【解析】

(1)依據熱化學方程式和蓋斯定律計算①+②-③得到CO2與NH3合成尿素和液態(tài)水的熱化學反應方程式為：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H= -87.0kJmol-1；

(2)使Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2是放熱反應，當1mol Cl2參與反應時釋放145kJ的熱量，2mol氯氣完全反應放熱290kJ，熱化學方程式為2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)═4HCl(g)+CO2(g) △H= -290kJmol-1；

(3)催化劑能降低反應的活化能，在反應體系中加入催化劑E1減��；焓變與化學方程式的系數有關，在反應體系中加入催化劑ΔH不變；

(4)N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g) ΔH= -92kJmol-1，根據反應熱的定義可知ΔH=反應物的鍵能之和－生成物的鍵能之和，即ΔH＝(946＋3×436－6×391)kJ/mol= -92kJmol-1。