Question

5．（1）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：CO（g）+FeO（s）=Fe（s）+CO₂（g）△H=-11kJ/mol．
（2）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，则反应C（s）+2H₂（g）=CH₄（g）的反应热△H=-74.8kJ/mol．
（3）已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₁
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₂
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃
①液态水转化气态水的热化学方程式为H₂O（l）═H₂O（g）△H=$\frac{△{H}_{1}-△{H}_{2}}{2}$kJ/mol．
②CO和H₂分别燃烧生成CO₂（g）和H₂O（g），欲得到相同热量，所需CO和H₂的体积比是$\frac{△{H}_{1}}{△{H}_{3}}$．

Answer 1

分析 （1）首先写出FeO（s）被CO还原成Fe和CO₂的热化学方程式CO（g）+FeO（s）=Fe（g）+CO₂（g）△H，利用盖斯定律①×3-（③×2+②）可得到该化学方程式，以此计算△H；
（2）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；
（3）①依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式；
②依据热化学方程式列式计算得到．

解答 解：（1）①Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）；△H=-25kJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）=2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）；△H=-47kJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO₂（g）；△H=+19kJ/mol
依据盖斯定律①×3-（③×2+②）得到：
6CO（g）+6FeO（s）=6Fe（g）+6CO₂（g）△H=-66kJ/mol；
得到热化学方程式为：CO（g）+FeO（s）=Fe（s）+CO₂（g）△H=-11kJ/mol，
故答案为：CO（g）+FeO（s）=Fe（s）+CO₂（g）△H=-11kJ/mol；
（2）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①+②×2-③得，C（s）+2H₂（g）=CH₄（g），△H=[（-393.5kJ/mol）+（-285.8kJ/mol）×2]-（-890.3kJ/mol）=-74.8kJ/mol，
故答案为：-74.8kJ/mol；
（3）①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₁
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂
两式相减除以2得到：H₂O（l）═H₂O（g）△H=$\frac{△{H}_{1}-△{H}_{2}}{2}$kJ/mol；
故答案为：H₂O（l）═H₂O（g）△H=$\frac{△{H}_{1}-△{H}_{2}}{2}$kJ/mol；
②CO和H₂分别燃烧生成CO₂（g）和H₂O（g），欲得到相同热量，设氢气和一氧化碳物质的量分别为x，y
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₁
2△H₁
x                                             $\frac{x△{H}_{1}}{2}$
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₃
2△H₃
y                                                $\frac{y△{H}_{3}}{2}$     
$\frac{x△{H}_{1}}{2}$=$\frac{y△{H}_{3}}{2}$
所需CO和H₂的体积比等于物质的量之比=$\frac{△{H}_{1}}{△{H}_{3}}$，
故答案为：$\frac{△{H}_{1}}{△{H}_{3}}$．

点评 本题考查了热化学方程式书写和盖斯定律的计算应用，注意利用盖斯定律对已知热化学方程式进行加合计算．掌握基础是关键，题目较简单．