Question

20．回答下列问题：
（1）已知两种同素异形体A、B的燃烧热的热化学方程式为：
A（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.51kJ/mol   
B（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-395.41kJ/mol
则两种同素异形体中较稳定的是（填“A”或“B”）A．
（2）工业上用H₂和Cl₂反应制HCl，各键能数据为：H-H：436kJ/mol，Cl-Cl：243kJ/mol，H-Cl：431kJ/mol．该反应的热化学方程式是H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）△H=-183 kJ/mol．
（3）合成气（CO和H₂为主的混合气体）不但是重要的燃料也是重要的化工原料，制备合成气的方法有多种，用甲烷制备合成气的反应为：
①2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H₁=-72kJ•mol^-1
②CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）；△H₂=+216kJ•mol^-1
氢气与氧气反应生成水蒸气的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-252kJ•mol^-1．
现有1mol由H₂O（g）与O₂组成的混合气，且O₂的体积分数为x，将此混合气与足量CH₄充分反应．
若x=0.2时，反应①放出的能量为14.4kJ．
若x=0.75时，反应①与②放出（或吸收）的总能量为0．

Answer 1

分析 （1）由①A（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.51kJ/mol；②B（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-395.41kJ/mol，根据盖斯定律：①-②分析反应的热效应，能量越高越不稳定；
（2）反应方程式为：H₂+Cl₂=2HCl，根据吸收的能量之和与放出的能量之和的相对大小判断反应的吸放热，二者的差值即为焓变的数值；
（3）据热化学方程式和盖斯定律计算写出热化学方程式；据图象写出水与甲烷反应的热化学方程式和氧气与甲烷反应的热化学方程式，再据热化学方程式计算．

解答 解：（1）由①A（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.51kJ/mol；②B（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-395.41kJ/mol，根据盖斯定律：①-②得：A（s）=B（s）△H＞0，所以B的能量高，能量越高越不稳定，A稳定，故答案为：A；
（2）反应方程式为：H₂+Cl₂=2HCl，生成2molHCl，需吸收能量：436kJ+243kJ=679kJ，放出能量：2×431kJ=862kJ，放出的能量大于吸收的能量，则该反应放热，焓变为负号，且放出的热量为：864kJ-679kJ=185kJ，所以△H=-183KJ/mol，所以反应的热化学方程式是H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）△H=-183 kJ/mol；
故答案为：H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）△H=-183 kJ/mol；
（3）①2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H₁=-72kJ•mol^-1
②CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H₂=+216 kJ•mol^-1
依据盖斯定律$\frac{1}{2}$①-②得到氢气与氧气反应生成水蒸气的热化学方程式为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-252kJ•mol^-1，CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）；△H₂=+216kJ•mol^-1
，2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H₁=-72kJ•mol^-1，
若x=0.2，有0.8molH₂O（g）和0.2molO₂（g），0.2mol氧气反应放热0.2mol×36KJ/mol×2=14.4KJ；
反应①与②放出（或吸收）的总能量为0时，设水蒸气物质的量为amol，则氧气物质的量为（1-a）mol，有216KJ/mol×amol=72KJ/mol×（1-a）mol，解得：a=0.25mol，所以x=$\frac{1-0.26}{1}$=0.75；
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-252kJ•mol^-1；14.4；0.75．

点评 本题考查了据能量变化图书写热化学方程式和据热化学方程式的计算，注意盖斯定律的计算应用，题目难度中等．