Question

20．25℃101KPa，将1molCH₄与一定量的O₂混合后，充入一密闭绝热容器内，在连续电火花的作用下反应，恢复至原状况放出QkJ热量，容器内无CH₄和O₂剩余，装置内气体全部通入足量的碱石灰后，剩余bmol气体．则：
（1）反应开始时CH₄与O₂的物质的量之比为2：（4-b）
（2）若已知 C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-m kJ/molCO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂=+n kJ/mol，则CO的燃烧热为-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol．表示CH₄燃烧热的热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{b（n+m）}{2}$+Q）KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）由题意可知，剩余气体为CO物质的量为 b mol，利用方程式CH₄+2O₂=2H₂O+CO₂，CH₄+$\frac{3}{2}$O₂=2H₂0+C0，列出方程组解答；
（2）利用热化学方程式根据盖斯定律求出CO的燃烧热；根据题意，由元素守恒可得：1mol甲烷与一定量氧气反应除生成二氧化碳外，还生成bmol的CO气体，所以甲烷部分燃烧的热化学方程式为：CH₄（g）+（2-b/2）O₂（g）=bCO（g）+（1-b）CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-QKJ/mol ①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-m kJ/mol  ②
CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂=+n kJ/mol ③
$\frac{②-③}{2}$得：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol④
则①+④×b，得CH₄完全燃烧的热化学方程式．

解答 解：（1）剩余气体为CO物质的量为bmol
于是有：CH₄+2O₂ =2H₂O+CO₂
      1-b mol 2（1-b）mol 
        CH₄ +$\frac{3}{2}$O₂=2H₂0+C0
        bmol    $\frac{3}{2}$b mol        b mol
那么反应开始时CH4与O2的物质的量之比为：1：[2（1-b）mol+3/2 b mol]=2：（4-b）；
故答案为：2：（4-b）
（2）C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-m kJ/mol  ②
CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂=+n kJ/mol ③
$\frac{②-③}{2}$得：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol
所以CO的燃烧热△H为-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol；
根据题意，由元素守恒可得：1mol甲烷与一定量氧气反应除生成二氧化碳外，还生成bmol的CO气体，所以甲烷部分燃烧的热化学方程式为：
CH₄（g）+（2-b/2）O₂（g）=bCO（g）+（1-b）CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-QKJ/mol ①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-m kJ/mol  ②
CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂=+n kJ/mol ③
$\frac{②-③}{2}$得：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol④
则①+④×b，得CH₄完全燃烧的热化学方程式：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{b（n+m）}{2}$+Q）KJ/mol；
故答案为：△H=-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol；CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{b（n+m）}{2}$+Q）KJ/mol．

点评 本题考查了用盖斯定律进行有关反应热的计算，难度较大，对已知热化学方程式进行变形是解题的关键．