Question

到目前为止，由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。

（1）化学反应中放出的热能（焓变，ΔH）与反应物和生成物在反应过程中断键和形成新键过程中吸收和放出能量的大小有关。

已知：H2（g）＋Cl2（g）=2HCl（g） ΔH＝－185 kJ/mol，断裂1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量为247 kJ，则形成1 mol H—Cl键放出的能量为 。

（2）燃料燃烧将其所含的化学能转变为我们所需要的热能。已知：

①CH4（g）＋2O2（g）=CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－890．3 kJ·mol-1

②C（s,石墨）＋O2（g）=CO2（g） ΔH＝－393．5 kJ·mol－1

③2H2（g）＋O2（g）=2H2O（l） ΔH＝－571．6 kJ·mol-1

标准状况下22．4 L氢气和甲烷的混合气体在足量的氧气中充分燃烧反应放出588．05 kJ的热量，原混合气体中氢气的质量是 。根据以上三个热化学方程式，计算C（s,石墨）＋2H2（g）=CH4（g）的反应热ΔH为 。

 

Answer 1

（1）434 kJ （2）1．0 g -74．8 kJ/mol

【解析】解答本题时应注意以下两点：

（1）根据ΔH=旧键断裂吸收的能量－新键形成放出的能量，可以求断键或成键吸收或放出的能量。

（2）根据求解的反应C（s,石墨）＋2H2（g）=CH4（g），找出可用的已知热化学方程式①②③，然后将热化学方程式进行相应的调整，然后进行加和即得。

（1）H2（g）＋Cl2（g）=2HCl（g） ΔH＝－185 kJ/mol ，该反应的ΔH=旧键断裂吸收的能量－新键形成放出的能量，设形成1 mol H—Cl键放出的能量为x，则每发生这样的反应1 mol，ΔH=436 kJ·mol－1＋247 kJ·mol－1－2x=－185 kJ·mol－1，解得x=434 kJ·mol－1，所以每形成1 mol H—Cl键放出

434 kJ的热量。

（2）设混合气体中CH4的物质的量为a，H2的物质的量为b，a＋b=1 mol

890．3 kJ·mol-1×a＋571．6 kJ·mol-1×b/2=588．05 kJ，解得a=0．5 mol，b=0．5 mol，所以H2的质量为0．5 mol×2 g·mol－1=1．0 g。

根据反应C（s,石墨）＋2H2（g）=CH4（g）可知，②＋③－① 即得，所以该反应的反应热为ΔH=－571．6 kJ·mol－1－393．5 kJ·mol－1＋890．3 kJ·mol－1

=－74．8 kJ·mol－1。