Question

12．写出下列反应的热化学方程式．
（1）16g CH₄（g）与适量O₂（g）反应生成CO₂（g）和H₂O（l），放出890.3kJ热量CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1
（2）在101kPa时，H₂在1mol O₂中完全燃烧生成2mol液态水，放出571.6kJ的热量，写出H₂燃烧热的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol
（3）1.00L 1.00mol/L硫酸与2.00L 1.00mol/L NaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，表示其中和热的热化学方程式为$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3 kJ/mol
（4）已知拆开1mol H-H键，1mol N-H键，1mol N≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N₂（g）与H₂（g）反应生成NH₃（g）的热化学方程式为N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1
（5）已知：①Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H₁=-25kJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H₂=-47kJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）△H₃=+19kJ/mol
请写出CO还原FeO的热化学方程式：FeO（s）+CO（g）═Fe（s）+CO₂（g），△H=-11KJ/mol
（6）在101kPa下，CH₄（g）、H₂（g）、C（s）的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol和393.5kJ/mol，则CH₄（g）分解为H₂（g）、C（s）的热化学方程式CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+74.8kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）16g甲烷（CH₄）的物质的量为1mol，燃烧时消耗2mol氧气生成CO₂和液态水时放热890.3kJ，书写热化学方程式时要标明物质的聚集状态；
（2）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，依据热化学方程式书写方法写出热化学方程式，标注物质聚集状态和对应焓变；
（3）根据中和热的概念：稀的强酸和强碱反应生成1mol水所放出的热量求出中和热以及中和热的热化学方程式；
（4）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；
（5）①Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g），△H1=-25KJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g），△H2=-47KJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g），△H3=19KJ/mol
根据盖斯定律将方程式变形（3×①-②-2×③）÷6得到；
（6）燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量，表示燃烧热的热化学方程式中可燃物为1mol，产物为稳定氧化物．碳单质、氢气、甲烷的热化学方程式分别为：
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol；
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
③CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol，根据盖斯定律计算得到所需热化学方程式．

解答 解：（1）1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热890.3KJ；故燃烧的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1；
（2）在101kPa时，H₂在1mol O₂中完全燃烧生成2mol液态水，放出571.6kJ的热量，则1molH₂在O₂中完全燃烧，生成1mol液态水，放出285.8kJ热量，表示H₂燃烧热的化学方程式为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol，
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
（3）1.00L 1.00mol/L H₂SO₄溶液与2.00L 1.00mol/L NaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量，即生成2mol水放出114.6kJ的热量，则生成1mol水所放出的热量即中和热△H=-57.3kJ/mol，则中和热的热化学方程式：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3 kJ/mol，
故答案为：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3 kJ/mol；
（4）在反应N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）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，吸收的热量少，放出的热量多，该反应为放热反应，放出的热量为：2346kJ-2254kJ=92kJ，所以N₂（g）与H₂（g）反应生成NH₃（g）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；
（5）①Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g），△H1=-25KJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g），△H2=-47KJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g），△H3=19KJ/mol
根据盖斯定律将方程式变形（3×①-②-2×③）÷6得：
Fe（s）+CO（g）═Fe（s）+CO₂（g），
△H=（3×△H1-△H2-2×△H3）÷6=-11KJ/mol．
故答案为：FeO（s）+CO（g）═Fe（s）+CO₂（g），△H=-11KJ/mol；
（6）实验测得碳单质、氢气、甲烷的燃烧热（△H）分别为-393.5kJ/mol、-285.8kJ/mol、-890.3kJ/mol，则它们的热化学反应方程式分别为：
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol；
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
③CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol；
根据盖斯定律，由③-①-②×2得，CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）=，△H=（-890.3kJ/mol）-（-393.5kJ/mol）-（-285.8kJ/mol）×2=+74.8kJ/mol，
所以CH₄（g）分解为H₂（g）、C（s）的热化学方程式为：CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+74.8kJ/mol；
故答案为：CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+74.8kJ/mol．

点评 本题主要考查了热化学方程式的书写及其盖斯定律的应用，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，题目难度不大，注意把握从键能的角度计算反应热的方法．