Question

Ⅰ．氨氣是氮循環中的重要物質，在人類的生產和生活中有著廣泛的應用．根據所學知識，據此完成下列要求．
（1）如圖是N₂與H₂反應過程中能量變化的示意圖，寫出該反應生成液態氨的熱化學方程式為______．
（2）若由N₂和H₂合成1molNH₃時可放出46.2kJ/mol的熱量．從手冊上查出N≡N鍵的鍵能是948.9kJ/mol，H-H鍵的鍵能是436.0kJ/mol，則N-H鍵的鍵能是______kJ/mol．
Ⅱ．已知25℃、101kpa時，一些物質的燃燒熱為：

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

（1）寫出該條件下CH₃OH（l）完全燃燒的熱化學方程式：______．
（2）根據蓋斯定律完成下列反應的熱化學方程式：
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（l）△H=______．
（3）現有H₂和CH₄的混合氣體112L（標準狀況），使其完全燃燒生成CO₂（g）和H₂O（l），共放出熱量3242.5kJ，則原混合氣體中H₂和CH₄的物質的量之比是______．
A．1：1B．1：3C．1：4D．2：3．

Answer 1

I（1）由圖可以看出，斷裂

1

2

molN₂（g）和

3

2

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

1

2

molN₂（g）+

3

2

molH₂（g）?NH₃（g）△H=（a-b）kJ/mol，
而1mol的NH₃（g）轉化為1mol的NH₃（l）放出的熱量為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，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（1）△H=2（a-b-c）kJ?mol^-1；
（2）N₂和H₂合成NH₃的方程式為：N₂+3H₂2NH₃，由N₂和H₂合成1molNH₃時可放出46.2kJ/mol的熱量，則反應的△H=-2×46.2=-92.4kJ/mol，
1molN₂和3molH₂反應斷裂化學鍵需要吸收的能量為：1mol×948.9kJ?mol^-1+3×436.0kJ?mol^-1=2256.9kJ，
N-H鍵的鍵能為x，形成2molNH₃需要形成6molN-H鍵，則形成6molN-H鍵放出的能量為6x，
則2256.9-6×x=-92.4kJ/mol，解得x=391.55kJ/mol，
故答案為：391.55；
II（1）1mol甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態水放熱726.5KJ；燃燒熱的熱化學方程式為：CH₃OH（l）+

3

2

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

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.5 kJ?mol^-1；
（2）依據題干寫出物質的燃燒熱化學方程式：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；
依據蓋斯定律③×2+②-①得到：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-128.1KJ/mol；
故答案為：-128.1KJ/mol；
（3）有H₂和CH₄的混合氣體112L（標準狀況）物質的量=

112L

22.4L/mol

=5mol，使其完全燃燒生成CO₂（g）和H₂O（l），共放出熱量3242.5kJ，設H₂物質的量為X、CH₄物質的量為5-X；依據熱化學方程式列式計算：
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，甲烷物質的量為3mol
則原混合氣體中H₂和CH₄的物質的量之比是2：3；
故答案為：D．