Question

3．化学能转化成热能是化学反应中一种重要的能量转化，根据条件填写下列内容．
（1）石油液化气中主要成分之一是丁烷（C₄H₁₀），在101kPa时，5.8g丁烷完全燃烧生成CO₂和H₂O（l）放出热量288kJ，丁烷燃烧的热化学方程式为2C₄H₁₀（g）+13O₂（g）=8CO₂（g）+10H₂O（l）△H=-5760kJ/mol．（相对原子质量H-1，C-12）
（2）对碳及其化合物的研究，一直倍受科学工作者的关注．甲烷燃烧放出大量的热，可作为生产和生活的能源．
已知 ①2CH₄（g）+3O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214.6KJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
则CH₄完全燃烧生成液态水的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol．
（3）用Cl₂生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl．利用反应A，可实现氯的循环利用．反应A：4HCl+O₂$\stackrel{400℃}{?}$2Cl₂+2H₂0，已知反应A中，4mol HCI被氧化，放出115.6kJ的热量．

①H₂O的电子式是．
②反应A的热化学方程式是4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol．
③断开1mol H-O 键与断开 1mol H-Cl 键所需能量相差约为31.9KJ，H₂O中H-O 键比HCl中H-Cl键（填“强”或“弱”）强．

Answer 1

分析 （1）依据质量换算物质的量，结合化学方程式对应的物质的量计算反应放出的热量，依据热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和反应焓变写出；
（2）由盖斯定律可知$\frac{1}{2}$（①+②）得CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l）△H；
（3）①共价化合物的电子式由对应原子的电子式组成，并要表示出两原子之间的共用电子对情况；
②反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，依据热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应焓变写出；
③反应热△H=反应物总键能-生成物的总键能，据此计算H-O键与H-Cl键的键能差，进而计算断开1mol H-O键与断开1mol H-Cl键所需能量差．

解答 解：（1）5.8g丁烷的物质的量为$\frac{5.8g}{58g/mol}$=0.1mol，则2mol丁烷燃烧放热288kJ×20=5760kJ，丁烷燃烧的热化学方程式为2C₄H₁₀（g）+13O₂（g）=8CO₂（g）+10H₂O（l）△H=-5760kJ/mol，
故答案为：2C₄H₁₀（g）+13O₂（g）=8CO₂（g）+10H₂O（l）△H=-5760kJ/mol；
（2）已知 ①2CH₄（g）+3O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214.6KJ/mol，
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol，
由盖斯定律可知$\frac{1}{2}$（①+②）得CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l）△H=$\frac{1}{2}×$（-1214.6KJ/mol-566kJ/mol）=-890.3kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol；
（3）①H₂O是共价化合物，是由原子和氢原子形成共价键，电子式为，
故答案为：；
②依据反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，反应的热化学方程式为：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol，
故答案为：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol；
③E（H-O）、E（HCl）分别表示H-O键能、H-Cl键能，反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，反应热△H=反应物总键能-生成物的总键能，故：4×E（H-Cl）+498kJ/mol-[2×243kJ/mol+4×E（H-O）]=-115.6kJ/mol，整理得，4E（H-Cl）-4E（H-O）=-127.6kJ/mol，即E（H-O）-E（HCl）=31.9kJ/mol，
故断开1mol H-O键与断开1mol H-Cl键所需能量相差约为31.9kJ/mol×1mol=31.9kJ，所以H₂O中H-O 键比HCl中H-Cl键强；
故答案为：31.9；强．

点评 本题考查了焓变等于反应物的键能和减去生成物的键能和、热化学方程式的书写，题目难度中等，掌握盖斯定律及反应热的计算方法是关键．