Question

【题目】Ⅰ.(1)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。

白磷(P4)可由Ca3(PO4)2焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下：

2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3359.26 kJ·mol-1

CaO(s)+SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1

写出白磷(P4)由Ca3(PO4)2焦炭和SiO2在一定条件下反应的热化学方程式为： _____________。

(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(g) ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1 ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1，设ΔH和ΔS不随温度而变化，此反应自发进行的温度是_________

Ⅱ.(1)金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳，在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示。

①在通常状况下，金刚石和石墨相比较， __________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定，石墨的燃烧热ΔH=___。

②12 g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36 g，该过程放出的热量为 __________。

(2)已知：N2O2分子中化学键的键能分别是946 kJ/mol497 kJ/mol。N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.0 kJ/mol。NO分子中化学键的键能为 _____________kJ/mol。

(3)综合上述有关信息，请写出用CO除去NO的热化学方程式：__________________________ 。

Answer 1

【答案】2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1 T<1.24×103K 石墨 393.5 kJ·mol-1 252.0 kJ 631.5 2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1

【解析】

Ⅰ.（1）根据已知的热化学方程式和盖斯定律进行计算；

（2）如果ΔG=ΔH-TΔS<0，则该反应能自发进行，据此计算温度的范围；

Ⅱ.（1）①由图象分析，金刚石能量高于石墨，结合物质的能量越低越稳定，比较二者的稳定性；石墨的燃烧热是指1mol石墨完全燃烧生成二氧化碳所放出的热量，结合图像进行计算；

②先根据生成气体的质量判断石墨燃烧的产物及其物质的量，再结合热化学方程式进行计算燃烧放出的热量；

（2）根据△H=反应物的键能总和生成物的键能总和计算NO分子中化学键的键能；；

（3）根据已知信息写出热化学方程式①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) △H=393.5 kJ/mol；②C(石墨，s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=110.5 kJ/mol；③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ/mol；再利用盖斯定律写出目标热化学方程式。

Ⅰ.（1）已知白磷(P4)可由Ca3(PO4)2焦炭和SiO2在一定条件下反应获得，发生反应的化学方程式为：2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g)，已知热化学方程式：①2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3359.26 kJ·mol-1；

②CaO(s)+SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1；则目标方程式可由①+②×6得到，ΔH=+3359.26 kJ·mol-1+(-89.61 kJ·mol-1)×6=+2821.6kJ·mol-1，则热化学方程式为：2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1；

故答案为：2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1；

（2）如果ΔG=ΔH-TΔS<0，则该反应能自发进行，已知ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1，ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1，所以，则此反应自发进行的温度是T<1.24×103K；

故答案为：T<1.24×103K；

Ⅱ.（1）①由图象分析，金刚石能量高于石墨，能量越低越稳定，所以石墨更稳定；1mol石墨完全燃烧生成1mol二氧化碳放出的热量为(110.5+283.0)kJ =393.5kJ，则石墨的燃烧热为393.5 kJ·mol-1；

故答案为：石墨；393.5 kJ·mol-1；

②12g石墨物质的量为1mol，在一定量空气中燃烧，依据元素守恒，若生成二氧化碳，质量为44g，若生成一氧化碳质量为28g，生成气体36g，28g<36g<44g，则生成的气体为一氧化碳和二氧化碳的混合气体，设一氧化碳物质的量为x mol，二氧化碳物质的量为(1x)mol，则可列方程式：28x+44(1x)=36，解得x=0.5mol，二氧化碳物质的量为0.5mol；依据图象分析，C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g) △H=393.5kJmol1；C(石墨，s)+1/2O2(g)═CO(g) △H=110.5kJmol1；生成二氧化碳和一氧化碳混合气体放出热量=393.5kJmol1×0.5mol+110.5 kJmol1×0.5mol=252.0kJ；则12g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36g，该过程放出的热量为252.0kJ；

故答案为：252.0 kJ；

（2）△H=反应物的键能总和生成物的键能总和，即946kJ/mol+497kJ/mol2E(NO)=180.0kJ/mol，解得，E(NO)=631.5kJ/mol，则NO分子中化学键的键能为631.5kJ/mol；

故答案为：631.5；

（3）已知①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) △H=393.5 kJ/mol；②C(石墨，s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=110.5 kJ/mol；③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ/mol；根据盖斯定律可得：方程式①×2②×2③得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=746.0 kJ/mol；则用CO除去NO的热化学方程式：2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1；

故答案为：2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1。