Question

20．能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料．
（1）在25℃、101kPa时，8g CH₄完全燃烧生成液态水时放出的热量是445.15kJ，则CH₄燃烧的热化学方程式是CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol．
（2）已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-437.3kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-285.8kJ•mol^-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
则煤的气化主要反应的热化学方程式是：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.5kJ•mol^-1．如果该反应△S=+133.7J•K^-1•mol^-1该反应在常温（25℃）下能否自发进行？（△G=△H-T△S）不能，常温（25℃）下，△G=△H-T△S=131.5kJ/mol-298K×0.1337kJ•K^-1•mol^-1=+91.66kJ/mol＞0，反应不能自发进行．（填“能”或“不能”，并写出判断依据）．
（3）由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能．从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程．在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量．

化学键	H-H	N-H	N≡N
键能/kJ•mol-1	436	391	945

已知反应N₂+3H₂?2NH₃△H=a kJ•mol^-1．试根据表中所列键能数据估算a的数值为-93．

Answer 1

分析 （1）计算1mol甲烷完全燃烧放出的热量，注明物质的聚集状态与焓变书写热化学方程式；
（2）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以合适的系数进行加减，构造目标热化学方程式，焓变也进行相应的计算；△G=△H-T△S＜0，反应自发进行，△G=△H-T△S＞0，反应不能自发进行；
（3）反应热=反应物总键能-生成物总键能．

解答 解：（1）在25℃、101kPa时，8g CH₄完全燃烧生成液态水时放出的热量是445.15kJ，则1mol甲烷燃烧放出的热量为：445.15kJ×$\frac{1mol×16g/mol}{8g}$=890.3kJ，则CH₄燃烧的热化学方程式是：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol；
（2）已知：①．C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-437.3kJ•mol^-1
②．H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-285.8kJ•mol^-1
③．CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
根据盖斯定律，①-②-③可得：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=-437.3kJ•mol^-1-（-285.8kJ•mol^-1）-（-283.0kJ•mol^-1）=+131.5kJ•mol^-1，
如果该反应△S=+133.7J•K^-1•mol^-1，常温（25℃）下，△G=△H-T△S=131.5kJ/mol-298K×0.1337kJ•K^-1•mol^-1=+91.66kJ/mol＞0，反应不能自发进行，
故答案为：+131.5；不能，常温（25℃）下，△G=△H-T△S=131.5kJ/mol-298K×0.1337kJ•K^-1•mol^-1=+91.66kJ/mol＞0，反应不能自发进行；
（3）反应热=反应物总键能-生成物总键能，则N₂+3H₂?2NH₃的△H=945kJ/mol+3×436kJ/mol-6×391kJ/mol=-93kJ/mol，即a=-93，
故答案为：-93．

点评 本题考查反应热有关计算、热化学方程式书写、反应自发性判断，注意理解反应热与键能的关系是解题的关键，难度不大．