Question

（1）依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

①在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为：___________________________________________。

②若适量的N₂和O₂完全反应，每生成23g NO₂需要吸收16.95kJ热量__________________。

③已知拆开1mol H－H键，1molN－H键，1molN≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则N₂与H₂反应生成NH₃的热化学方程式为：________________________________。

（2）氢气是一种清洁能源。用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如下图所示：

①甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是____________。

②第II步为可逆反应。在800℃时，若CO的起始浓度为2.0 mol/L，水蒸气的起始浓度为3.0 mol/L，达到化学平衡状态后，测得CO₂的浓度为1.2 mol/L，则此反应的平衡常数为____，CO的平衡转化率为_____。

Answer

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

【解析】

(1)①在25℃、101kPa下，1g甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，32g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ×32=725.76kJ，1mol甲醇质量为32克，所以完全燃烧1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热725.8kJ，燃烧热热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.76 kJ•mol-1，故答案为：CH3OH(l)+ O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H=-725.76 kJ•mol-1；

②适量的N2和O2完全反应，每生成0.5NO2需要吸收16.95kJ热量，所以每生成1molNO2需要吸收67.8kJ热量，则热化学方程式为：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.8kJ•mol-1，故答案为：N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+67.8kJ•mol-1；

③在反应N2+3H22NH3中，断裂3molH-H键，1mol N≡N键共吸收的能量为：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH3，共形成6mol N-H键，放出的能量为：6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为：2346kJ-2254kJ=92kJ，故答案为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H=-92kJ•mol-1；

(2)①根据第I步反应过程可以得出：CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g)，△H=-103.3kJ/mol；根据第II步反应过程可以得出：CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g)，△H=-33.2kJ/mol；根据盖斯定律，上下两式相加可得：CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5 kJ/mol，故答案为：CH4(g)+2H2O(g)=4H2(g)+CO2(g)△H=-136.5 kJ/mol；

② CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)

初始浓度：2.0     3.0        0       0

变化浓度：1.2     1.2       1.2    1.2

平衡浓度：0.8     1.8         1.2    1.2

 则平衡常数K==1，CO的平衡转化率为×100%=60%，故答案为：1；60%。