Question

（16分）为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施。化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算。

⑴实验测得，5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：____________________________________。

⑵下图是某笔记本电脑用甲醇燃料电池的结构示意图。

放电时甲醇应从______处通入（填“a”或“b”），电池内部H^＋向_____（填“左”或“右”）移动。写出电池负极的电极反应式：_______________________________。

⑶由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量。

化学键	H－H	N－H	N≡N
键能/kJ·mol－1	436	a	945

已知反应N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝－93 kJ·mol^－1。试根据表中所列键能数据计算a 的数值：_______________。

⑷依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。

已知：C(s，石墨)＋O₂(g)＝CO₂(g)   △H₁＝－393.5kJ·mol^－1

2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(l)   △H₂＝－571.6kJ·mol^－1

2C₂H₂(g)＋5O₂(g)＝4CO₂(g)＋2H₂O(l)   △H₃＝－2599kJ·mol^－1

根据盖斯定律，计算2C(s，石墨)＋H₂(g)＝C₂H₂(g)反应的焓变△H ＝________。

 

Answer 1

【答案】

（1）2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+2H₂O(l)  △H=＝－1452.8kJ·mol^-1

（2）a   右   CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺     （3）391      （4）△H=+226.7 kJ·mol^-1

【解析】（1）考查热化学方程式的书写。5g甲醇燃烧放出113.5kJ的热量，所以1mol甲醇燃烧放出的热量是726.4kJ，因此热化学方程式是2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+2H₂O(l)  △H=＝－1452.8kJ·mol^-1。

（2）原电池中负极失去电子，正极得到电子，所以根据装置图可知，甲醇在a极通入。原电池中阳离子向正极移动，所以氢离子向右移动，因此负极电极反应式是CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺ 。

（3）反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，因此根据方程式和键能可知，945kJ/mol＋3×436kJ/mol－2×3×a＝－93kJ/mol，解得a＝－391kJ/mol。

（4）根据盖斯定律可知，①×2＋②÷2－③÷2即得到2C(s，石墨)＋H₂(g)＝C₂H₂(g)，所以反应的反应热是△H＝2△H₁＋1/2△H₂－1/2△H₃＝+226.7 kJ·mol^-1。