Question

10．随着世界工业经济的发展、人口的剧增，全球能源紧张及世界气候面临越来越严重的问题，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂引起了全世界的普遍重视．
（1）如图为C及其氧化物的变化关系图，①是置换反应，②③④均为化合反应，则①的化学方程式可为C+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H₂；图中变化过程是吸热反应的是①③（填序号）．
（2）用电子式表示CO₂的形成过程．
（3）甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用如下方法合成甲醇：
方法一　CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
方法二　CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
在25℃、101kPa下，1克甲醇完全燃烧生成CO₂和液态水，放热a kJ，写出甲醇燃烧热的热化学方程式：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1；
（4）工业金属钛冶炼过程中其中一步反应是将原料金红石转化其反应方程式为：
（1）TiO₂（金红石）+2C+2Cl₂=TiCl₄+2CO　已知：
（2）C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；
（3）2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
（4）TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（s）+O₂（g）△H=+141kJ•mol^-1
①CO的燃烧热是283 kJ/mol．
②1molC燃烧，转化为$\frac{1}{2}$molCO和$\frac{1}{2}$molCO₂，与1molC完成燃烧相比，损失的热量是141.5 kJ．
③请写出（1）的热化学方程式为TiO₂（s，金红石）+2C（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）依据碳及其化合物性质分析转化关系，①是置换反应可以是碳好水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，或与金属氧化物反应，其中碳和水蒸气反应，碳和二氧化碳反应为吸热反应；
（2）二氧化碳为共价化合物，根据共价化合物电子式的表示方法用电子式表示出CO₂的形成过程；
（3）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，题干所给量计算32g甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水放热，结合热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应焓变；
（4）①燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量；
②损失的热量是一氧化碳燃烧生成二氧化碳放出的热量；
③依据热化学方程式和盖斯定律计算所需热化学方程式．

解答 解：（1）①是置换反应可以是碳好水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，或与金属氧化物反应，反应的化学方程式为：C+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H₂，其中碳和水蒸气反应，碳和二氧化碳反应为吸热反应即①③为吸热反应；
故答案为：C+H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO+H₂；①③；
（2）二氧化碳是氧原子和碳原子之间通过共价键形成的共价化合物，形成过程为：，
故答案为：；
（3）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃烧生成CO₂和液态水时放热akJ．32g甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为32QKJ；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=-32akJ•mol^-1，
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1；
（4）①2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1，燃烧热的热化学方程式为：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283 kJ/mol，一氧化碳燃烧热为283 kJ/mol，
故答案为：283 kJ/mol；
②1molC燃烧，$\frac{1}{2}$转化为CO，$\frac{1}{2}$转化为CO₂，与1molC完成燃烧相比，损失的热量是一氧化碳燃烧生成二氧化碳放出的热量，结合热化学方程式和定量关系计算得到：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1
$\frac{1}{2}$molC转化为CO燃烧放热$\frac{283KJ}{2}$=141.5kJ/mol，
故答案为：141.5；
③Ⅰ、C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；
Ⅱ、2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
Ⅲ、TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（s）+O₂（g）△H=+141kJ•mol^-1
盖斯定律计算Ⅰ×2-Ⅱ+Ⅲ得到：TiO₂（s，金红石）+2C（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ/mol，
故答案为：TiO₂（s，金红石）+2C（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ/mol．

点评 本题考查了热化学方程式写，盖斯定律计算分析，燃烧热概念理解应用，掌握计算方法和热化学方程式的书写依据是关键，题目难度中等．