Question

18．到目前为止，由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的最主要的能源．
（1）在25℃、101kPa下，16g的甲醇（CH₃OH）完全燃烧生成CO₂和液态水时放出352kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g+2H₂O （l）△H=-704 kJ•mol^-1．
（2）化学反应中放出的热能（焓变，△H）与反应物和生成物的键能（E）有关．
已知：H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl （g）△H=-185kJ/mol
E（H-H）=436kJ/mol          E（Cl-Cl）=243kJ/mol
则E（H-Cl）=432 kJ/mol
（3）纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注．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
则工业上用炭粉在高温条件下还原CuO制取Cu₂O和CO的热化学方程式为C（s）+2CuO（s）=Cu₂O（s）+CO（g） ）H=+34.5 KJ/mol．
（4）①如图是N₂和H₂反应生成2mol NH₃过程中能量变化示意图，请计算每生成1mol NH₃放出热量为：46.1 kJ．
②若起始时向容器内放入1mol N₂和3mol H₂，达平衡后N₂的转化率为20%，则反应放出的热量为Q₁ kJ，则Q₁的数值为18.44；若在同体积的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，达平衡后放出的热量为Q₂ kJ，则Q₂＞ 2Q₁（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）16g的甲醇即0.5mol完全燃烧生成CO₂和液态水时放出352kJ的热量，则1mol的甲醇（CH₃OH）完全燃烧生成CO₂和液态水时放出704kJ的热量；
（2）根据反应热=反应物的键能-生成物的键能来分析；
（3）依据盖斯定律将已知的热化学方程式变形计算得到所需热化学方程式；
（4）①化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，反应热=吸收的总能量-放出的总能量，据此计算出生成1mol氨气的反应热；
②依据化学平衡计算生成氨气物质的量，结合热化学方程式计算Q₁，若在同体积的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，可以看作在原来平衡中加入1mol氮气和3mol氢气，相当于增大压强，平衡正向进行计算分析达平衡后放出的热量为Q₂ kJ．

解答 解：（1）16g的甲醇即0.5mol完全燃烧生成CO₂和液态水时放出352kJ的热量，则1mol的甲醇（CH₃OH）完全燃烧生成CO₂和液态水时放出704kJ的热量，热化学反应方程式为：CH₃OH （l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704 kJ•mol^-1，
故答案为：CH₃OH （l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704 kJ•mol^-1；
（2）由于反应热=反应物的键能-生成物的键能，设E（H-Cl）为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，
故答案为：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
依据盖斯定律②+①-③得到C（s）+2CuO （s）=CuO（s）+CO（g）△H=+34.5kJ•mol．^-1；
故答案为：C（s）+2CuO （s）=CuO（s）+CO（g）△H=+34.5kJ•mol^-1；
（4）①该反应的焓变△H=E₁-E₂=335KJ/mol-427.2KJ/mol=-92.2KJ/mol，所以每生成1molNH₃放出热量为46.1kJ，
故答案为：46.1kJ；
②如图是N₂和H₂反应生成2mol NH₃过程中能量变化示意图，反应焓变△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氨气放热=$\frac{0.4mol}{2mol}$×92，2KJ=18.44KJ；
若在同体积的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，可以看作在原来平衡中加入1mol氮气和3mol氢气，相当于增大压强，平衡正向进行达平衡后放出的热量Q₂ 大于2Q1；
故答案为：18.44；＞．

点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，反应键能计算费用焓变，图象分析理解，注意反应焓变的意义理解，掌握基础是关键，题目难度中等．