Question

20．化学反应是一个由断裂旧化学键吸热和形成新化学键放热两个相反的过程构成的统一整体，在旧键断裂和新键形成的过程中一般认为存在着一个临界的过渡状态．化学反应过程中放出或吸收的热量，叫做反应热．在恒压条件下，它等于反应前后体系的焓变，用符号△H表示．试看图回答下列各题：
（1）如图Ⅰ所示是NO₂和CO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，由图可知该反应的反应热△H=-234 kJ•mol^-1．若加入催化剂只能改变反应达到过渡态所需的能量（如使图Ⅰ中E₁和E₂的值减小）但对反应物和生成物本身的能量和状态无影响，则△H的值将不变（填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）如图Ⅱ表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲生成氢化物时的焓变数据，根据焓变数据分析可知b代表Se元素．上述氢化物中稳定性最强的是H₂O（填“化学式”，下同），氢化物的沸点由高到低的顺序为H₂O＞H₂Te＞H₂Se＞H₂S；
（3）已知：向足量H₂SO₄溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液，放出的热量是5.0kJ．如果向足量Ba（OH）₂溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 HCl溶液时，放出的热量为2.2kJ．则Na₂SO₄溶液与BaCl₂溶液反应的热化学方程式为SO₄^2-（aq）+Ba²⁺（aq）=BaSO₄（s）△H=-15 kJ•mol^-1；
（4）已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1，H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1．由此可知，在等温下蒸发54g液态水需吸收132kJ的热量．

Answer 1

分析 （1）由图可知，1mol NO₂和1mol CO反应生成CO₂和NO放出热量234kJ；加入催化剂能降低反应所需的活化能，但是不改变反应物的总能量和生成物的总能量；
（2）非金属元素氢化物的稳定性与生成1mol氢化物时的△H的关系为：根据元素周期律，同一主族元素非金属性越强，生成气态氢化物越容易，气态氢化物越稳定；而根据热力学，能量越低越稳定．a、b、c、d依次为H₂Te、H₂Se、H₂S、H₂O，据此解答即可；
（3）向H₂SO₄溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液反应涉及的离子方程式有Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s），H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），向足量Ba（OH）₂溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 HCl溶液时，反应涉及的离子方程式为H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），Na₂SO₄溶液与BaCl₂溶液反应的离子方程式为Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s），从能量守恒的角度解答；
（4）利用盖斯定律计算即可．

解答 解：（1）由图可知，1mol NO₂和1mol CO反应生成CO₂和NO放出热量=368-134=234kJ，加入催化剂能降低反应所需的活化能，则E₁和E₂都减小，催化剂不能改变反应物的总能量和生成物的总能量之差，即反应热不改变，所以催化剂对反应热无影响，故答案为：-234 kJ•mol^-1；不变；
（2）非金属元素氢化物的稳定性与生成1mol氢化物时的△H的关系为：根据元素周期律，同一主族元素非金属性越强，生成气态氢化物越容易，气态氢化物越稳定；而根据热力学，能量越低越稳定．a、b、c、d依次为H₂Te、H₂Se、H₂S、H₂O，由于水中存在氢键，故水的沸点最高，故答案为：Se；H₂O；H₂O＞H₂Te＞H₂Se＞H₂S；
（3）100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂的物质的量为0.04mol，向H₂SO₄溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液反应涉及的离子方程式有Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s），H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），100mL 0.4mol•L^-1 HCl的物质的量为0.04mol，反应涉及的离子方程式为H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），根据放出的热量为2.2kJ，
可知H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l）△H=-$\frac{2.2kJ}{0.04mol}$=-55kJ•mol^-1，
设Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）△H=-QkJ•mol^-1，
则0.04Q+0.08mol×55kJ•mol^-1=5.0kJ，解之得Q=15，
所以Na₂SO₄溶液与BaCl₂溶液反应的热化学方程式为Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）△H=-15kJ•mol^-1，
故答案为：BSO₄^2-（aq）+Ba²⁺（aq）=BaSO₄（s）△H=-15 kJ•mol^-1；
（或写成：Na₂SO₄（aq）+BaCl₂（aq）=BaSO₄（s）+2NaCl（aq）△H=-15 kJ•mol^-1 ）
（4）①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1，
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）的△H=-285.8kJ•mol^-1，
依据盖斯定律计算①-②×2得到：2H₂O（l）═2H₂O（g）△H=88KJ/mol；
H₂O（l）═H₂O（g）△H=44KJ/mol；
蒸发54g液态水物质的量=$\frac{54g}{18g/mol}$=3mol，需吸收的热量3mol×44KJ/mol=132kJ，故答案为：132．

点评 本题主要考查的是吸热反应与放热反应图象分析、盖斯定律的应用、元素周期律的应用等，综合性较强，有一定难度．