题目内容

15.(1)已知下列反应的焓变
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)△H1=-870.3kJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H3=-285.8kJ/mol
(l) 试计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l)的焓变△H=-202.5kJ/mol.
(2)实验测得:16g甲醇(CH3OH)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时,释放出1135kJ的热量.试写出甲醇燃烧的热化学方程式CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-2270kJ/mol.

分析 (1)利用盖斯定律分析,不管化学反应是一步或分几步完成,其反应热是不变的;依据热化学方程式和盖斯定律构造目标热化学方程式计算反应热;
(2)依据题干条件计算1mo甲醇燃烧放出的热量,依据热化学方程式书写方法写出,标注物质聚集状态和对应反应的焓变.

解答 解:(1)①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)△H1=-870.3kJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.5kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H3=-285.8kJ/mol
由盖斯定律计算②×2+③-①得:2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l),
故△H=(-393.5kJ/mol)×2+(-285.8kJ/mol)-(-870.3kJ/mol)=-202.5kJ/mol,
故答案为:-202.5kJ/mol;
(2)16g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和液态水时,放出1135kJ的热量,32g甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水放热2270KJ,反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-2270kJ/mol,
故答案为:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-2270kJ/mol.

点评 本题考查了盖斯定律的应用、热化学方程式书写,要注意方程式计量数的变化,及△H的符号的变化,题目难度不大.

练习册系列答案
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10.(1)稀强酸、稀强碱反应生成1mol水时放出57.3kJ的热.
①实验室中可用稀盐酸和氢氧化钡稀溶液反应来测定中和热.请写出能表示该反应中和热的热化学方程式$\frac{1}{2}$Ba(OH)2(aq)+HCl (aq)═$\frac{1}{2}$BaCl2(aq)+H2O△H=-57.3 kJ/mol;
②分别取100mL 0.50mol/L盐酸与100mL 0.55mol/L NaOH溶液进行中和反应.通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热.假设盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g•℃).实验时,测得反应前盐酸与NaOH溶液的平均温度为21.5℃,反应后混合溶液的温度为24.9℃.
则实验测得的中和热△H=-56.8 kJ/mol(保留1位小数)
③如果用稀硫酸与氢氧化钡稀溶液反应来测定中和热,测得的反应放出的热与标准值有较大偏差,其原因可能是反应生成硫酸钡沉淀,沉淀生成过程中存在沉淀热,所以反应放出的热量大于57.3kJ,$\frac{1}{2}$Ba(OH)2(aq)+$\frac{1}{2}$H2SO4(aq)=$\frac{1}{2}$BaSO4(s)+H2O(l)△H<-57.3KJ/mol.(用文字和必要的化学用语解释)
(2)在催化剂的作用下CH4还原NO可以得到三种产物(该条件下均为气体),利用此反应能消除环境污染物NO.理论上每消耗标况下22.4L NO就能放出290kJ的热.写出该反应的热化学方程式CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160 kJ•mol-1
4.火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会对环境造成严重影响.对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的.
(1)脱硝.利用甲烷催化还原NOx
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160kJ/mol
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)△H=-867 kJ/mol.
(2)脱碳.将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H3
①取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应热△H3<0(填“>”、“<”或“=”),该反应的平衡常数表达式为$\frac{c({CH}_{3}OH)•c{(H}_{2}O)}{c({CO}_{2}){•c}^{3}{(H}_{2})}$.

②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,进行上述反应.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.

试回答:0~10min内,氢气的平均反应速率为0.225mol/(L•min).第10min后,若向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2,则再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数变大(填“变大”、“减少”或“不变”).
(3)脱硫.
①有学者想利用如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料,A、B是惰性电极.则电子流出的电极为A(用A或B表示),A极的电极反应式为SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+

②某种脱硫工艺中将废气处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物,可作为化肥.硫酸铵和硝酸铵的水溶液pH<7,其原因用离子方程式表示为NH4++H2O?NH3.H2O+H+;常温下,向一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的氨水溶液,使溶液中的NO3-和NH4+的物质的量浓度相等,则溶液的pH=7(填写“>”“=”或“<”).

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