Question

16．能源是人类生存和发展的重要支柱，研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义，已知下列热化学方程式
①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ/mol；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ/mol；
③C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/moL；
④C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/moL；
⑤CO₂（g）+2H₂O（g）=CH₄（g）+2O₂（g）△H=+802kJ/moL

化学键	O=O	C-C	H-H	O-O	C-O	O-H	C-H
键能kJ/mol	497	348	436	142	351	463	414

回答下列问题
（1）写出能表示H₂燃烧热的热化学方程式：H₂（g）+0.5 O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol
（2）计算C（s）+H₂O（g）?H₂（g）+CO（g）△H=+131.5 kJ/moL；
（3）估算出C=O键能为800kJ/moL．
（4）CH₄的燃烧热△H=-890 kJ/moL．
（5）25℃、101kPa下，某燃具中CH₄的燃烧效率是90%（注：相当于10%的CH₄未燃烧），水壶的热量利用率是70%，则用此燃具和水壶，烧开1L水所需要的CH₄的物质的量为0.56mol[保留到小数点后2位；已知：c （H₂O）=4.2J/（g•℃）]．

Answer 1

分析 （1）因燃烧热在某一温度和压强下lmol某物质B完全燃烧生成稳定化合物时所释放出的热量，由②可得H₂的燃烧热为286kJ•mol^-1；
（2）根据方程式①、③运用盖斯定律求得反应热；
（3）依据反应⑤的反应焓变，结合焓变=反应物键能总和-生成物键能总和；
（4）燃烧热概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物的过程中放出的热量，结合①②⑤热化学方程式和盖斯定律计算；
（5）根据题意求出的甲烷燃烧热计算CH₄的燃烧效率是90%（注：相当于10%的CH₄未燃烧），水壶的热量利用率是70%时放出的热量，再根据水烧开需要的热量计算需要甲烷的物质的量．

解答 解：（1）因燃烧热在某一温度和压强下lmol某物质B完全燃烧生成稳定化合物时所释放出的热量，由②可得H₂的燃烧热为286kJ•mol^-1；所以热化学方程式为：H₂（g）+0.5 O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol，故答案为：H₂（g）+0.5 O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol；
（2）因③-①可得：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO （g）△H=+131.5kJ•mol^-1，故答案为：+131.5；
（3）CO₂（g）+2H₂O（g）═CH₄（g）+2O₂（g）△H═+802kJ/moL，设C=O键能为x，
反应焓变△H=反应物键能总和-生成物键能总和=2x+2×2×463KJ/mol-（4×414KJ/mol+2×497KJ/mol）=802KJ/mol
x=800KJ/mol；
故答案为：800；         
（4）①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H═-242kJ/mol；
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$ O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol；
⑤CO₂（g）+2H₂O（g）═CH₄（g）+2O₂（g）△H═+802kJ/moL
[①×2-②]-⑤，CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H═890KJ/mol；
故答案为：890；
 （5）25℃、101kPa下，某燃具中CH₄的燃烧效率是90%（注：相当于10%的CH₄未燃烧），水壶的热量利用率是70%，则用此燃具和水壶，烧开1L水所需要的CH₄的物质的量设为x，依据甲烷的燃烧热CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H═890KJ/mol，计算得到：
90%×890KJ/mol×70%=1000g×4.2×10^-3KJ/g•℃×（100-25）℃×x
x=0.56
故答案为：0.56．

点评 本题考查了热化学方程式书写方法和盖斯定律计算应用，键能和焓变的计算关系应用，水的热容计算判断，掌握基础是关键，题目难度中等．