Question

12．到目前为止，由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的最主要的能源．
（1）在25℃、101kPa下，16g的甲醇（CH₃OH）完全燃烧生成CO₂和液态水时放出352kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-704KJ/mol
（2）化学反应中放出的热能（焓变，△H）与反应物和生成物的键能（E）有关．
已知：H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl （g）△H=-185kJ/mol，
E（H-H）=436kJ/mol，E（Cl-Cl）=243kJ/mol则E（H-Cl）=432kJ/mol
（3）2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）反应过程的能量变化如图1所示．已知1mol SO₂（g）氧化为1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1．请回答下列问题：

①图中△H=-198KJ•mol^-1；
②该反应通常用V₂O₅作催化剂，加V₂O₅会使图中B点升高还是降低？降低，
（4）①如图2是N₂和H₂反应生成2mol NH₃过程中能量变化示意图，请计算每生成1mol NH₃放出热量为：46.1kJ．
②若起始时向容器内放入1mol N₂和3mol H₂，达平衡后N₂的转化率为20%，则反应放出的热量为Q₁ kJ，则Q₁的数值为18.44；若在同体积的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，达平衡后放出的热量为Q₂ kJ，则Q₂＞ 2Q₁（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）依据燃烧热概念是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量书写热化学方程式，16g的甲醇（CH₃OH）完全燃烧生成CO₂和液态水时放出352kJ的热量，32g甲醇即1mol，燃烧生成二氧化碳和液态水放热704KJ，标注物质聚集状态和对应焓变写出；
（2）依据反应的焓变△H=反应物键能总和-生成物键能总和计算；
（3）①根据反应2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）结合1mol SO₂（g）氧化为1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1计算反应热；
②加入催化剂，可以使得活化能减小，反应速度加快；
（4）①依据图象分析，生成2mol氨气反应焓变=断裂化学键吸收能量-形成化学键放出能量计算得到1mol氨气放出热量；
②依据化学平衡计算生成氨气物质的量，结合热化学方程式计算Q₁，若在同体积的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，可以看作在原来平衡中加入1mol氮气和3mol氢气，相当于增大压强，平衡正向进行计算分析达平衡后放出的热量为Q₂ kJ．

解答 解：（1）16g的甲醇（CH₃OH）完全燃烧生成CO₂和液态水时放出352kJ的热量，32g甲醇即1mol，燃烧生成二氧化碳和液态水放热704KJ，标注物质聚集状态和对应焓变写出热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704KJ/mol；
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704KJ/mol；
（2）H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl（g）△H=-185kJ/mol
E（H-H）=436kJ/mol，E（Cl-Cl）=243kJ/mol
△H=反应物键能总和-生成物键能总和得到：-185kJ/mol=436KJ/mol+243KJ/mol-2E（H-Cl）
则E（H-Cl）=432kJ/mol；
故答案为：432kJ/mol；
（3）①因1mol SO₂（g）氧化为1mol SO₃的△H=-99kJ•mol^-1，所以2molSO₂（g）氧化为2molSO₃的△H=-198kJ•mol^-1，
则2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=-198KJ•mol^-1，故答案为：-198；
②因图中A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量，B为活化能，加入催化剂，活化能减小，
故答案为：降低；
（4）①如图是N₂和H₂反应生成2mol NH₃过程中能量变化示意图，反应焓变△H=335KJ/mol-427.2KJ/mol=-92.2KJ/mol，所以生成1mol氨气放热46.1KJ；
故答案为：46.1 kJ；
 ②如图是N₂和H₂反应生成2mol NH₃过程中能量变化示意图，反应焓变△H=335KJ/mol-427.2KJ/mol=-92.2KJ/mol，
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.2KJ/mol
1      3      0  
0.2    0.6    0.4
生成0.4mol氨气放热=$\frac{0.4mol}{2mol}$×92，2KJ=18.44KJ；
若在同体积的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，可以看作在原来平衡中加入1mol氮气和3mol氢气，相当于增大压强，平衡正向进行达平衡后放出的热量Q₂ 大于2Q1；
故答案为：18.44，＞．

点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用，反应键能计算费用焓变，图象分析理解，注意反应焓变的意义理解，掌握基础是关键，题目难度中等．