Question

为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施．化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算．
（1）实验测得，1g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳和液态水释放出22.7kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：

2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）?H=-1452.8 kJ?mol^-1

（2）自发现富勒烯C₆₀以来，其神奇的结构和性能引起了人们对碳原子团簇广泛和深入的研究．C₆₀分子是形如球状的多面体，该结构的建立基于以下考虑：削去右图多面体（含12个顶点，20个正三角形）的每一个顶角，得到由一定数目的正五边形和正六边形所组成的多面体，即为C₆₀分子，该多面体中含有90条棱，且每个碳原子都达到了8电子的稳定结构．已知几种共价键的键能数据如下表：
利用下表数据估算得C₆₀分子的燃烧热为

（120d-60a-30b-60e） kJ?mol^-1

．

化学键	C-C	C=C	C≡C	C=O	O=O
键能/（kJ?mol-1）	a	b	c	d	e

（3）最近美国Rice University的教授Boris Yakobson与其同事预测了一种硼巴基球（B_n，如图所示）的存在，这种分子组成与C₆₀相似，但在它每个六边形的中心有一个额外的原子，显著提高了其稳定性．则n=

80

．

Answer 1

分析：（1）依据化学方程式的配平系数计算对应量下的反应热，注意标注物质聚集状态；
（2）首先可从2个方面可判断C₆₀分子含有碳碳双键，一是从名称上分析，“富勒烯“中的“烯“字说明分子中含有碳碳双键，二是从结构上分析，由于C₆₀分子中每个碳原子都达到了8电子的稳定结构，因此每个碳原子的连接方式必为，故分子中含有碳碳双键．同理分析得C₆₀分子中无碳碳叁键．
（3）本题中只要求出C₆₀分子中含有的六边形数目即可得到答案．由（1）中信息可知，当削去一个顶角后即得到一个正五边形，现由12个顶点，故得到正五边形数为12，原多面体的面即为削去顶角后所得到的正六边形数，故正六边形数目为20，所以n等于20+60=80；

解答：解：（1）1g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热22.7kJ，所以64g甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热1452.8kJ，依据热化学方程式的书写方法写出，注意标注物质的聚集状态和反应的反应热，所以反应的热化学方程式为：2CH₃OH（l）+3O₂（g）

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2CO₂（g）+4H₂O（l）?H=-1452.8 kJ?mol^-1；
故答案为：2CH₃OH（l）+3O₂（g）

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2CO₂（g）+4H₂O（l）?H=-1452.8 kJ?mol^-1 ；
（2）首先可从2个方面可判断C₆₀分子含有碳碳双键，一是从名称上分析，“富勒烯“中的“烯“字说明分子中含有碳碳双键，二是从结构上分析，由于C₆₀分子中每个碳原子都达到了8电子的稳定结构，因此每个碳原子的连接方式必为，故分子中含有碳碳双键．同理分析得C₆₀分子中无碳碳叁键．表示C₆₀分子的燃烧热的热化学方程式为C_60（s）+60O₂（g）=60CO₂（g），因此欲用键能来计算该反应的反应热时，必须先求出C₆₀分子中含有的碳碳双键和碳碳单键数．由C₆₀分子的结构特点可知，n（单键）+n（双键）=90（棱边数），根据碳原子的连接方式可得n（双键）=60/2=30，则n（单键）=60，该反应的△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和=-（120d-60a-30b-60e） kJ?mol-1，故其燃烧热为（120d-60a-30b-60e） kJ?mol-1；故答案为：（120d-60a-30b-60e） kJ?mol^-1；
（3）本题中只要求出C₆₀分子中含有的六边形数目即可得到答案．由（1）中信息可知，当削去一个顶角后即得到一个正五边形，现由12个顶点，故得到正五边形数为12，原多面体的面即为削去顶角后所得到的正六边形数，故正六边形数目为20，所以n等于20+60=80；
故答案为：80；

点评：本题考查了热化学方程式的书写方法应用，晶体结构的分析判断和计算应用，燃烧热的概念分析，燃烧热和化学键键能的计算关系，关键是富勒烯的结构分析和题干信息的应用，题目难度中等．