Question

甲烷是重要的基础化工原料，工业上利用甲烷可生产甲醇、二甲醚、乙醇等重要化工产品．
（1）以甲烷为原料生产甲醇、二甲醚等，需首先发生部分氧化反应制备CO和H₂：
2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）△H=akJ?mol^-1
有研究认为甲烷部分氧化的机理如下：
①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=bkJ?mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H₂
③CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g））△H₃=ckJ?mol^-1
则）△H₂=

 

kJ?mol^-1_（用含a、b、c的代数式表示）．
（2）以CO、H₂为原料合成二甲醚的反应为：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H，已知该反应在一定条件下能自发进行，则该反应的△H

 

0（填“＞”、“＜”或“无法判断”．

Answer 1

考点：热化学方程式

专题：化学反应中的能量变化

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算所需热化学方程式得到；根据盖斯定律

1

2

×（①+②+③×2）得2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g），据此计算△H₂；
（2）该反应为熵值减小的反应，根据△G=△H-T△S，△G＜0反应自发进行，据此判断．

解答： 解：（1）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=bkJ?mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）；△H₂
③CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）；△H₃=ckJ?mol^-1
根据盖斯定律

1

2

×（①+②+③×2）得2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g），
故

1

2

×（△H₁+△H₂+△H₃）=akJ?mol^-1，
所以

1

2

×（bkJ?mol^-1+△H₂+2×ckJ?mol^-1）=akJ?mol^-1，
解得△H₂=（2a-2c-b）kJ?mol^-1，
故答案为：2a-2c-b；
（2）该反应为熵值减小的反应，△S＜0，△G=△H-T△S，△G＜0反应自发进行，故△H＜0，
故答案为：＜．

点评：本题考查根据盖斯定律进行反应热的计算、反应方向的判断，难度中等，注意盖斯定律的计算应用，题目难度中等．