Question

5．能源短缺是人类社会面临的重大问题，利用化学反应可实现多种形式的能量相互转化．请回答以下问题：
（1）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旧键断裂和新键的形成过程．已知反应：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1．试根据表中所列键能数据，计算a 的数值为391kJ/mol．

化学键	H-H	N-H	N≡N
键能/kJ•mol-1	436	a	945

（2）甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．已知在常压下有如下变化：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=a kJ/mol
②H₂O（g）═H₂O（l）△H=b kJ/mol
写出液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=（a+4b）kJ/mol．
（3）已知：HCN（aq）与NaOH（aq）反应的焓变△H=-12.1kJ•mol^-1； HCl（aq）与NaOH（aq）反应的焓变△H=-55.6kJ•mol^-1．则HCN在水溶液中电离的焓变△H等于+43.5kJ•mol^-1．
（4）已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（1）△H=-285.83kJ•mol^-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-282.9kJ•mol^-1；
若氢气与一氧化碳的混合气体完全燃烧可生成5.4g H₂O（l），并放出114.3kJ的热量，则混合气中CO的物质的量为0.1mol（计算结果保留一位小数）

Answer 1

分析 （1）化学反应的焓变=反应物键能总和-生成物键能总和计算；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=a kJ/mol
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=b kJ/mol
①+②×4得到液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式；
（3）①HCN（aq）?H⁺（aq）+CN^-（aq）△H₁，
②H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（l）△H₂=-55.6kJ•mol^-1，
③NaOH（aq）+HCN（aq）=NaCN（aq）+H₂O（l），△H₃=-12.1kJ•mol^-1，
盖斯定律计算①+②=③；
（4）根据生成水的质量，利用2H₂+O₂═2H₂O（l）可计算氢气的物质的量，再利用混合气体燃烧放出的热量与氢气燃烧放出的热量来计算CO燃烧放出的热量，最后利用热化学反应方程式来计算CO的物质的量．

解答 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1，化学反应的焓变=反应物键能总和-生成物键能总和，所以得到-93KJ/mol=945KJ/mol+3×436KJ/mol-6×a，解得a=391KJ/mol；
故答案为：391；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=a kJ/mol
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=b kJ/mol
①+②×4得到液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=（a+4b） kJ/mol；
故答案为：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=（a+4b） kJ/mol；
（3）①HCN（aq）?H⁺（aq）+CN^-（aq）△H₁，
②H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（l）△H₂=-55.6kJ•mol^-1，
③NaOH（aq）+HCN（aq）=NaCN（aq）+H₂O（l），△H₃=-12.1kJ•mol^-1，
盖斯定律计算①+②=③，△H₁+△H₂=△H₃，△H₁=+43.5kJ•mol^-1，
故答案为：+43.5kJ•mol^-1；
（4）水的物质的量为：$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，
由2H₂+O₂═2H₂O可知，n（H₂）=n（H₂O）=0.3mol，
由H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.83kJ•mol^-1可知，0.3molH₂燃烧放出的热量为：285.83kJ/mol×0.3mol=85.749kJ，
则CO燃烧放出的热量为：114.03kJ-85.749kJ=28.281kJ，
设混合气体中CO的物质的量为x，则
 2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-565.8kJ•mol^-1
  2                                                   565.8kJ
  x                                                    28.281kJ
解得：x=0.1mol，
即原混合气体中CO的物质的量为0.1mol，
故答案为：0.1mol．

点评 本题考查化学反应能量变化，热化学方程式娥盖斯定律的计算应用，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力和电化学知识的综合运用，注意把握盖斯定律计算和热化学方程式书写为解答该题的关键，题目难度中等．