Question

20．化学反应过程中发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化．这种能量的变化常以热能的形式表现出来，叫做反应热．由于反应的情况不同，反应热可以分为许多种，如燃烧热和中和热，等等．
（1）下列△H表示物质燃烧热的是△H₄，△H₅；表示物质中和热的是△H₆．（填△H₁、△H₂ 和△H₃等）
A．2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₁；
B．C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₂
C．CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃；
D．C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₄；
E．C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l）△H₅
F．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）△H₆
G．2NaOH（aq）+H₂SO₄（aq）═Na₂SO₄（aq）+2H₂O（l）；△H₇
（2）2.00gC₂H₂气体完全燃烧生成液态水和CO₂，放出99.6kJ的热量．写出该反应的热化学方程式：C₂H₂（g）+$\frac{5}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+H₂O（l）；△H=-1294.8 kJ/mol．
（3）充分燃烧一定量的丁烷放出的热量大小为Q，生成的CO₂恰好与5mol/L100mL KOH溶液完全反应．求燃烧1mol丁烷放出的热量（设其数值为X）[8Q，16Q]．
（4）碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，“低碳生活”已成潮流，清洁能源的开发、煤的综合利用等是实现“低碳生活”的重要途径．甲烷是一种重要的清洁燃料，燃烧放出大量的热，可直接作为能源用于人类的生产和生活．
已知：①2CH₄（g）+3O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890KJ．mol^-1；
请从化学反应的本质解释甲烷燃烧放出热量的原因：化学反应过程中，反应物化学键的破坏需要吸收能量，而生产物化学键的形成要放出能量，当化学键的破坏需要吸收能量小于化学键的形成要放出能量，反应为放热．或1mol CH₄与2mol O₂化学键的破坏需要吸收能量小于2CO mol与4 mol H₂O化学键的形成要放出能量，反应为放热．

Answer 1

分析 （1）燃烧热指1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物的反应热，一般H→H₂O（l）、C→CO₂（g）、S→SO₂（g），中和热指稀溶液中酸与碱反应生成1molH₂O的反应热热量；
（2）2.00g C₂H₂气体完全燃烧生成液态水和CO₂气体，放出99.6kJ的热量，则1molC₂H₂气体气体完全燃烧放出的热量为$\frac{1mol×26g/mol}{2g}$×99.6kJ=1294.8kJ；
（3）CO₂恰好与KOH溶液完全反应生成正盐为K₂CO₃或酸式盐KHCO₃，根据n=cV计算KOH的物质的量，根据钾元素守恒计算n（K₂CO₃），n（KHCO₃），根据碳元素守恒由n（CO₂）=n（KHCO₃）=n（K₂CO₃），进而计算丁烷的物质的量，据此计算反应放出热量；
（4）燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，此时生成的水必须为液态，利用盖斯定律来分析；化学反应的实质是旧键的断裂和新键的生成．

解答 解：（1）A．氢气的物质的量为2mol，反应热△H₁不能表示燃烧热，
B．碳燃烧的生成物为CO，表示温度的氧化物CO₂，反应热△H₂不能表示燃烧热，
C．1mol甲烷完全燃烧，生成的水是气态，不是稳定的状态，应为液态水，故反应热△H₃不能表示燃烧热，
D．C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₄中1molC完全燃烧生成二氧化碳，符合燃烧热概念，反应热△H₄能表示燃烧热，
E．C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l）△H₅中1molC₆H₁₂O₆完全燃烧生成二氧化碳与液态水，符合燃烧热概念，反应热△H₅能表示燃烧热，
F．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）△H₆中实质是1mol氢离子与1mol氢氧根离子反应生成1molH₂O，符合中和热概念，反应热△H₆能表示中和热，
G．反应生成的水为2mol，反应热△H₇不能表示中和热，
故答案为：△H₄、△H₅；△H₆；
（2）2.00g C₂H₂气体完全燃烧生成液态水和CO₂气体，放出99.6kJ的热量，则1molC₂H₂气体气体完全燃烧放出的热量为$\frac{1mol×26g/mol}{2g}$×99.6kJ=1294.8kJ，故该反应的热化学方程式为：C₂H₂（g）+$\frac{5}{2}$O₂（g）═2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1294.8kJ/mol，
故答案为：C₂H₂（g）+$\frac{5}{2}$O₂（g）═2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1294.8kJ/mol；
（3）KOH的物质的量为0.1L×5mol/L=0.5mol，若生成碳酸钾，根据钾离子守恒，故n（K₂CO₃）=0.5mol×$\frac{1}{2}$=0.25mol，根据碳元素守恒由n（CO₂）=n（K₂CO₃）=0.25mol，根据碳元素守恒可知，丁烷的物质的量为0.25mol×$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{16}$mol，即$\frac{1}{16}$mol丁烷放出的热量大小为QkJ，故1mol丁烷完全燃烧放出的热量为QkJ×$\frac{1mol}{\frac{1}{16mol}}$=16QkJ，若生成碳酸氢钾，n（KHCO₃）=0.5mol，根据碳元素守恒由n（CO₂）=n（KHCO₃）=0.5mol，丁烷的物质的量为0.5mol×$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{8}$mol，放出的热量大小为QkJ，1mol丁烷完全燃烧放出的热量为QkJ×$\frac{1mol}{\frac{1}{8}mol}$=8QKJ，则燃烧1mol丁烷放出的热量[8Q，16Q]
故答案为：[8Q，16Q]；
（4）燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，此时生成的水必须为液态，已知：
①2CH₄（g）+3O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ•mol^-1
根据盖斯定律，将$\frac{①+②}{2}$可得：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=$\frac{（-1214KJ/mol）+（-566KJ/mol）}{2}$=-890KJ/mol，即甲烷的热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol；
化学反应的实质是旧键的断裂和新键的生成，旧键的断裂吸收能量，新键的形成放出能量，反应放热是因为形成新键时放出的能量大于断裂旧键时吸收的能量，或1mol CH₄与2mol O₂化学键的破坏需要吸收能量小于2CO mol与4 mol H₂O化学键的形成要放出能量，反应为放热；
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890KJ．mol^-1，化学反应过程中，反应物化学键的破坏需要吸收能量，而生产物化学键的形成要放出能量，当化学键的破坏需要吸收能量小于化学键的形成要放出能量，反应为放热．或1mol CH₄与2mol O₂化学键的破坏需要吸收能量小于2CO mol与4 mol H₂O化学键的形成要放出能量，反应为放热；

点评 本题考查燃烧热与中和热的概念、反应热的有关计算、热化学方程式的意义等，注意中和热与燃烧热概念的把握，题目难度中等．