Question

【題目】（1）人類可以主動參與氮循環，合成氨工業就是參與的手段之一。以天然氣為原料合成氨是新的生產氮肥的方法，它具有污染小、成本低等諸多優點。其過程大體如圖1所示：

①請寫出用天然氣制備氫氣的化學方程式：_________________________________；

②寫出合成尿素[CO (NH2) 2]反應的化學方程式：__________________________；

③寫出O2與NH3在有催化劑的條件下反應生成NH4NO3和H2O的化學方程式：______；

④每生產1molNH4NO3最少需要NH3______mol，而要生產這些NH3又最少需要CH4____mol；

（2）科學家已獲得極具理論研究意義的N4分子，其結構為正四面體（如圖2）．已知斷裂1molN-N鍵吸收193kJ熱量，斷裂1molN≡N鍵吸收941kJ熱量，則1molN4氣體轉化為N2時要釋放______kJ能量。

Answer 1

【答案】 CH4+2H2OCO2+4H2 CO2+2NH3CO（NH2）2+H2O 2NH3+2O2NH4NO3+H2O 2 0.75 724

【解析】（1）①CH4轉化過程中生成了CO2和H2，方程式為：CH4+2H2OCO2+4H2，故答案為：CH4+2H2OCO2+4H2；
②二氧化碳和氨氣反應生成尿素，根據原子守恒：CO2+2NH3CO（NH2）2+H2O，故答案為：CO2+2NH3CO（NH2）2+H2O；
③O2與NH3反應生成NH4NO3，根據原子守恒反應的化學方程式為2NH3+2O2NH4NO3+H2O，故答案為：2NH3+2O2NH4NO3+H2O；
④NH4NO3～2NH3，每生產1mol NH4NO3最少需要2molNH3；根據反應CH4+2H2OCO2+4H2、N2+3H22NH3，可知生產2molNH3需要甲烷0.75mol，故答案為：2；0.75；
（2）從結構圖中可看出，一個N4分子中含有6個N-N鍵，根據反應熱等于反應物的總鍵能減生成物的總鍵能，則N4（g）=2N2（g）△H，有△H=6×193 kJmol-1-2×941 kJmol-1=-724 kJmol-1，故答案為：724。