Question

18．到目前為止，由化學能轉變的熱能或電能仍然是人類使用的最主要的能源．
（1）在25℃、101kPa下，16g的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放出352kJ的熱量，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g+2H₂O （l）△H=-704 kJ•mol^-1．
（2）化學反應中放出的熱能（焓變，△H）與反應物和生成物的鍵能（E）有關．
已知：H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl （g）△H=-185kJ/mol
E（H-H）=436kJ/mol          E（Cl-Cl）=243kJ/mol
則E（H-Cl）=432 kJ/mol
（3）納米級Cu₂O由于具有優(yōu)良的催化性能而受到關注．已知：
2Cu（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═Cu₂O（s）△H=-169kJ•mol-¹，
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol-¹，
2Cu（s）+O₂（g）═2CuO（s）△H=-314kJ•mol-¹
則工業(yè)上用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu₂O和CO的熱化學方程式為C（s）+2CuO（s）=Cu₂O（s）+CO（g） ）H=+34.5 KJ/mol．
（4）①如圖是N₂和H₂反應生成2mol NH₃過程中能量變化示意圖，請計算每生成1mol NH₃放出熱量為：46.1 kJ．
②若起始時向容器內放入1mol N₂和3mol H₂，達平衡后N₂的轉化率為20%，則反應放出的熱量為Q₁ kJ，則Q₁的數值為18.44；若在同體積的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，達平衡后放出的熱量為Q₂ kJ，則Q₂＞ 2Q₁（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）16g的甲醇即0.5mol完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放出352kJ的熱量，則1mol的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放出704kJ的熱量；
（2）根據反應熱=反應物的鍵能-生成物的鍵能來分析；
（3）依據蓋斯定律將已知的熱化學方程式變形計算得到所需熱化學方程式；
（4）①化學反應中，化學鍵斷裂吸收能量，形成新化學鍵放出能量，反應熱=吸收的總能量-放出的總能量，據此計算出生成1mol氨氣的反應熱；
②依據化學平衡計算生成氨氣物質的量，結合熱化學方程式計算Q₁，若在同體積的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，可以看作在原來平衡中加入1mol氮氣和3mol氫氣，相當于增大壓強，平衡正向進行計算分析達平衡后放出的熱量為Q₂ kJ．

解答 解：（1）16g的甲醇即0.5mol完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放出352kJ的熱量，則1mol的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放出704kJ的熱量，熱化學反應方程式為：CH₃OH （l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704 kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH （l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704 kJ•mol^-1；
（2）由于反應熱=反應物的鍵能-生成物的鍵能，設E（H-Cl）為Xmol，故有：E（H-H）+E（Cl-Cl）-2X=-185kJ/mol，即436kJ/mol+243kJ/mol-2X=-185KJ/mol
解得X=432KJ/mol，
故答案為：432KJ/mol；
（3）①2Cu（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═Cu₂O（s）△H=-169kJ•mol-¹，
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol-¹，
③2Cu（s）+O₂（g）═2CuO（s）△H=-314kJ•mol-¹
依據蓋斯定律②+①-③得到C（s）+2CuO （s）=CuO（s）+CO（g）△H=+34.5kJ•mol．^-1；
故答案為：C（s）+2CuO （s）=CuO（s）+CO（g）△H=+34.5kJ•mol^-1；
（4）①該反應的焓變△H=E₁-E₂=335KJ/mol-427.2KJ/mol=-92.2KJ/mol，所以每生成1molNH₃放出熱量為46.1kJ，
故答案為：46.1kJ；
②如圖是N₂和H₂反應生成2mol NH₃過程中能量變化示意圖，反應焓變△H=335KJ/mol-427.2KJ/mol=-92.2KJ/mol，
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.2KJ/mol
1       3        0
0.2    0.6     0.4
生成0.4mol氨氣放熱=$\frac{0.4mol}{2mol}$×92，2KJ=18.44KJ；
若在同體積的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，可以看作在原來平衡中加入1mol氮氣和3mol氫氣，相當于增大壓強，平衡正向進行達平衡后放出的熱量Q₂ 大于2Q1；
故答案為：18.44；＞．

點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，反應鍵能計算費用焓變，圖象分析理解，注意反應焓變的意義理解，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．