Question

15．（1）常温常压下，依据事实，写出下列反应的热化学方程式．
①在25℃、101kPa下，2g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热45kJ．则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-720kJ/mol．
②若适量的N₂和O₂完全反应，每生成23g NO₂需要吸收17kJ热量N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68kJ/mol．
（2）断裂1mol（理想）气体分子化学键所吸收的能量或形成1mol（理想）气体分子化学键所放出的能量称为键能（单位为KJ•mol^-1）表是一些键能数据（KJ•mol^-1）

化学键	键能	化学键	键能	化学键	键能	化学键	键能
C-H	414	C-F	489	H-F	565	F-F	158
H-H	436	H-N	391

①根据键能数据计算以下反应的反应热△H：
CH₄（g）+4F₂（g）═CF₄（g）+4HF（g）△H
②根据键能和反应热化学方程式$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）═NH₃（g ）△H=-46kJ•mol^-1 计算N≡N的键能．
（3）火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态双氧水．当把0.4mol液态肼和0.8mol H₂O₂混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256.7kJ的热量（25℃、101kPa下测得的热量）．
①该反应的热化学方程式为N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol．
②又已知H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol．则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是408.875      kJ．

Answer 1

分析 （1）①（1）燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量；根据2g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热45kJ，计算1mol甲醇燃烧放出的热量，结合化学方程式书写热化学方程式．注意物质的聚集状态和反应热的单位等问题；
②根据每生成23克NO₂需要吸收17kJ热量，计算2molNO₂燃烧放出的热量，结合化学方程式书写热化学方程式．注意物质的聚集状态和反应热的单位等问题；
（2）①旧键断裂吸收的能量减去新键生成释放的能量值即为反应热，依据化学反应的焓变=反应物总键能-生成物总键能计算得到反应的焓变；
②1molN₂含有1molN≡N，1molH₂含有1molH-H，1molNH₃含有3molN-H，依据△H=反应物的总键能-生成物的总键能进行计算．
（3）①依据反应物和生成物配平书写化学方程式，根据定律关系判断，0.4mol液态肼和0.8mol H₂O₂混合恰好反应，所以1mol液态肼完全反应放出641.75kJ的热量；
②H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol；依据盖斯定律计算分析得到．

解答 解：（1）①在25℃、101kPa下，2g甲醇（CH₃OH）燃烧生成CO₂和液态水时放热45kJ，32g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热22.5kJ×32=720kJ，1mol甲醇质量为32克，所以完全燃烧1mol甲醇生成二氧化碳和液态水放热720KJ，所以燃烧热的热化学方程式为：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-720kJ/mol，故答案为：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-720kJ/mol；
②适量的N₂和O₂完全反应，每生成23克NO₂需要吸收17kJ热量，所以每生成92克NO₂需要吸收68kJ热量，则热化学方程式为：N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+68kJ/mol，
故答案为：N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68kJ/mol；
（2）①化学反应的焓变=反应物总键能-生成物总键能，CH₄（g）+4F₂（g）=CF₄（g）+4HF（g）△H=（414KJ/mol×4+158KJ/mol×4）-（489KJ/mol×4+565KJ/mol×4）=-1928KJ/mol；
故答案为：-1928KJ/mol；
②已知：H-H键能为436kJ/mol，N-H键键能为391kJ/mol，令N≡N键的键能为x，
对于反应$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g）△H=-46kJ/mol，
反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，故△H=$\frac{1}{2}$xkJ/mol+$\frac{3}{2}$×436kJ/mol-3×391=-46kJ/mol，解得：x=946kJ/mol，
故答案为：946kJ/mol；
（3）①反应方程式为：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，0.4mol液态肼放出256.7KJ的热量，则1mol液态肼放出的热量为$\frac{256.7kJ}{0.4}$=641.75kJ，
所以反应的热化学方程式为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol；
②①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol；②H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol；依据盖斯定律①-②×4得到N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.75KJ/mol：则16g液态肼物质的量=$\frac{16g}{32g/mol}$=0.5mol；与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量408.875KJ，
故答案为：408.875．

点评 本题考查热较为综合，为高考常见题型和高频考点，涉及化学方程式的书写，盖斯定律的计算判断，反应热的计算应用，注意盖斯定律的应用，题目难度中等．