Question

【题目】能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料，而氢气、二甲醚等都是很有发展前景的新能源。

(1)在25℃、101kPa时，1gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64 kJ，则表示甲烷燃烧热的热化学方程式是___________________________________________。

(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－2 220.0 kJ· mol－1，已知CO气体燃烧的热化学方程式为2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－565.14 kJ·mol－1，试计算相同物质的量的C3H8和CO燃烧产生的热量的比值________(保留小数点后一位)。

(3)氢气既能与氮气发生反应又能与氧气发生反应，但是反应的条件却不相同。

已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ· mol－1

3H2(g)＋N2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ· mol－1

计算断裂1 mol N≡N键需要消耗能量________kJ。

(4)由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ· mol－1

②CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ· mol－1

水煤气变换反应：③CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ· mol　　　

二甲醚合成反应：④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5 kJ· mol－1

由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_______________________。根据化学反应原理，分析增大压强对直接制备二甲醚反应的影响：_________________________________________________。

Answer 1

【答案】 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.24 kJ· mol－1 7.9 946 2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.7 kJ· mol－1 该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大

【解析】试题解析：(1)燃烧热是指1 mol可燃物完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量；

(2)根据热化学方程式分别计算1molC3H8和1molCO燃烧放出的热量，在金属比值；(3)根据 焓变=反应物的总键能-生成物的总键能计算；(4)根据盖斯定律计算由H2和CO直接制备二甲醚的热化学方程式；加压有利于平衡向气体系数和小的方向移动。

解析：(1) 1gCH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是55.64 kJ，则1mol甲烷燃烧放热55.64 kJ×16=890.24 kJ，甲烷燃烧热的热化学方程式是CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.24 kJ· mol－1；(2) 2 220.0 kJ·mol－1÷kJ·mol－1≈7.9；(3)3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)中，断裂1molN≡N键和3molH-H键，形成6molN-H键，则E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H)=-92.4kJ·mol-1，则E(N≡N)=1173.2kJ·mol-1×2-436kJ·mol-1×3-92.4kJ·mol-1=946kJ·mol-1；(4)根据盖斯定律，①×2+④得:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH=-90.1kJ·mol-1×2-24.5kJ·mol-1=-204.7kJ·mol-1。这是一个气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，有利于提高反应速率和二甲醚的生成。