Question

3．在25℃、101kPa下，依据事实，写出下列反应的热化学方程式．
（1）1g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ．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=-725.76 kJ•mol^-1．
（2）若适量的N₂和O₂完全反应，每生成23g NO₂需要吸收16.95kJ热量
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=67.8kJ•mol^-1．
（3）已知拆开1mol H-H键，1molN-H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N₂与H₂反应生成NH₃的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1
（4）已知：下列两个热化学方程式：
Fe（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═FeO（s）△H=-272.0kJ/mol
2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═Al₂O₃（s）△H=-1675.7kJ/mol
则 Al（s）的单质和FeO（s）反应的热化学方程式是2Al（s）+3FeO（s）═Al₂O₃（s）+3Fe（s）△H=-859.7 kJ•mol^-1．
（5）已知热化学方程式：
①C₂H₂（g）+$\frac{5}{2}$O₂（g）═2CO₂（g）+H₂O（l）△H₁=-1301.0kJ•mol^-1
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-393.5kJ•mol^-1
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（1）△H₃=-285.8kJ•mol^-1
则反应④2C（s）+H₂（g）═C₂H₂（g）的△H为+228.2 KJ/mol
（6）已知：
CH₄ （g）+2O₂（g）═CO₂ （g）+2H₂ O （l）△H=-Q₁  kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂ O （g）△H=-Q₂  kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂ O （l）△H=-Q₃  kJ•mol^-1
取体积比4：1的甲烷和氢气的混合气体11.2L（标况），经完全燃烧恢复常温，放出的热为0.4Q₁+0.05Q₃．

Answer 1

分析 （1）燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ，32g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ×32=725.76kJ，1mol甲醇质量为32克，所以完全燃烧1mol甲醇生成二氧化碳和液态水放热725.76KJ；
（2）根据每生成23gNO₂即0.5molNO₂需要吸收16.95kJ热量，结合热化学方程式的书写方法结合热化学方程式的意义来回答；
（3）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，根据方程式计算分别吸收和放出的能量，以此计算反应热并判断吸热还是放热；
（4）依据题干热化学方程式结合盖斯定律写出该热化学反应方程式；
（5）利用盖斯定律，将②×2+③-①即得到反应④，反应热为△H=2△H₂+△H₃-△H₁，以此解答该题；
（6）根据混合气体的体积计算混合气体的物质的量，标准状况下Vm=22.4L/mol，根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$结合气体体积比计算甲烷、氢气的物质的量，再根据热化学反应方程式计算放出的热量．

解答 解：（1）1g甲醇（CH₃OH）燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ，32g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ×32=725.76kJ，即1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热725.8KJ，燃烧热热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76 kJ•mol^-1，
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76 kJ•mol^-1；
（2）适量的N₂和O₂完全反应，每生成23克NO₂即0.5molNO₂要吸收16.95kJ热量，所以每生成2molNO₂需要吸收67.8kJ热量，则热化学方程式为：
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=67.8kJ•mol^-1，
故答案为：N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=67.8kJ•mol^-1；
（3）在反应N₂+3H₂?2NH₃中，断裂3molH-H键，1mol N三N键共吸收的能量为：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6mol N-H键，放出的能量为：6×391kJ=2346kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为：2346kJ-2254kJ=92kJ，则N₂与H₂反应生成NH₃的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1，
故答案为：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1；
（4）①Fe（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=FeO（s）△H=-272.0kJ•mol^-1
②2Al（s）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=Al₂O₃（s）△H=-1675.7kJ•mol^-1
将方程式②-①×3得2Al（s）+3FeO（s）═Al₂O₃（s）+3Fe（s）△H=-859.7 kJ•mol^-1，
故答案为：2Al（s）+3FeO（s）═Al₂O₃（s）+3Fe（s）△H=-859.7 kJ•mol^-1；
（5）根据盖斯定律可知，②×2+③-①即得到反应④2C（s）+H₂（g）═C₂H₂（g），所以该反应的△H=-393.5 kJ•mol^-1×2-285.8 kJ•mol^-1+1301.0 kJ•mol^-1=+228.2 kJ•mol^-1，
故答案为：+228.2 KJ/mol；
（6）n（混合气体）=$\frac{11.2L}{22.4L/mol}$=0.5mol，
由此可得，n（CH₄）=0.5mol×$\frac{4}{5}$=0.4mol、n（H₂）=0.5mol×$\frac{1}{5}$=0.1mol，
氢气的物质的量为0.5mol-0.4mol=0.1mol．
由CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-Q₁kJ/mol可知，
0.4mol甲烷燃烧放出的热量为0.4mol×Q₁kJ/mol=0.4Q₁kJ；
由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-Q₃kJ/mol可知，
0.1mol氢气燃烧生成液态水放出的热量为0.1mol×$\frac{1}{2}$×Q₃kJ/mol=0.05Q₃kJ，所以放出的热量为0.4Q₁+0.05Q₃，
故答案为：0.4Q₁+0.05Q₃．

点评 本题主要考查了热化学方程式的书写，需要注意的有：物质的状态、反应热的数值与单位，反应热的数值与化学方程式前面的系数成正比．同时还考查了反应热的计算，题目难度中等，注意把握从键能的角度计算反应热的方法．