Question

2．已知熱化學方程式H⁺（aq）+OH^-（aq）═H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol，
（1）實驗室用0.25L 0.10mol/L的一元強酸和強堿中和，若中和后溶液體積為0.5L，中和后的溶液的比熱容為4.2×10^-3kJ/（g•℃），且密度為1.0g/mL，則溶液溫度升高0.68℃．
（2）將V₁mL 1.0mol/L HCl溶液和V₂mL未知濃度的NaOH溶液混合均勻后測量并記錄溶液溫度，實驗結果如圖所示（實驗中始終保持V₁+V₂=50mL）．下列敘述正確的是B．
A．做該實驗時環境溫度為22℃
B．該實驗表明化學能可能轉化為熱能
C．NaOH溶液的濃度約為1.0mol/L
D．該實驗表明有水生成的反應都是放熱反應
（3）關于用水制取二級能源氫氣，以下研究方向不正確的是A、C．
A．組成水的氫和氧都是可以燃燒的物質，因此可研究在不分解的情況下，使氫氣成為二級能源
B．設法將太陽能聚焦產生高溫，使水分解產生氫氣
C．尋找催化劑使水分解，同時釋放能量
D．尋找特殊化學物質用于開發廉價能源，以分解水取得能源
（4）在高溫下一氧化碳可將二氧化硫還原為單質硫．
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
③S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₃=-296.0kJ•mol^-1
請寫出CO與SO₂反應的熱化學方程式：2CO（g）+SO₂（g）═S（s）+2CO₂（g）△H=-270 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）根據熱化學方程式得到反應生成1mol水放出的熱量，再根據比熱容計算升高的溫度；
（2）A、從圖示觀察起始溫度即為實驗時環境溫度；
B、根據圖示所測溶液溫度變化進行分析；
C、根據氫氧化鈉溶液與鹽酸溶液反應方程式進行計算；
D、根據一個反應無法得出此結論；
（3）A．水是由水分子構成的，水分子是由氫氧兩種元素組成．氫氣不等于氫元素，氧氣也不等于氧元素；
B．用水制取新能源氫氣，水在高溫下也可以分解，設法將太陽光聚焦，產生高溫使水分解產生氫氣；
C．催化劑，能加快化學反應速率，但水的分解是吸熱反應；
D．尋找特殊的化學物質，改變水分解的化學反應速率．用于開發廉價能源，以分解水制取氫氣；
（4）利用蓋斯定律可以根據已知的反應的熱化學方程式求反應2CO+SO₂=S+2CO₂的焓變，進而寫熱化學方程式．

解答 解：（1）H⁺（aq）+OH^-（aq）═H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol，0.25L 0.10mol/L的一元強酸和強堿中和生成0.025molH₂O，反應放熱0.025mol×57.3kJ/mol=1.4325KJ，若中和后溶液體積為0.5L，中和后的溶液的比熱容為4.2×10^-3kJ/（g•℃），且密度為1.0g/mL，依據Q=-C（T₂-T₁），得到-1.4325KJ=-4.2×10^-3kJ/（g•℃）×500ml×1.0g/mL×△T，△T=0.68°C
故答案為：0.68；
（2）A、該實驗開始溫度是21℃，故A錯誤；
B、由圖示可以看出該反應過程放出熱量，表明化學能可能轉化為熱能，故B正確；
C、恰好反應時參加反應的鹽酸溶液的體積是30mL，由V₁+V₂=50Ml可知，消耗的氫氧化鈉溶液的體積為20mL．
設恰好反應時氫氧化鈉溶液中溶質的物質的量是n．
            HCl+NaOH=NaCl+H₂O
            1      1
1.0mol•L^-1×0.03L   n
則n=1.0mol•L^-1×0.03L=0.03mol，所以濃度是：$\frac{0.03mol}{0.02L}$=1.5mol/L，故C錯誤；
D、只是該反應放熱，其他有水生成的反應不一定，所以D錯誤．
故答案為：B；
（3）A．氫氣、氧氣是兩種單質，氫氣具有可燃性，可成為新能源，氧氣不可以燃燒，只有助燃性．水是由氫元素和氧元素組成．元素不等同于單質．所以，構成水的氫和氧都是可以燃燒的物質，說法錯誤．水在不分解的情況下，不會產生新物質，不產生新物質，就沒有氧氣和氫氣，水就不會成為新能源．因此可研究在水不分解的情況下，使氫成為二級能源，故A錯誤；
B．太陽能是一種廉價能源．水在高溫下可以分解，設法將太陽光聚焦，產生高溫，使水分解產生氫氣和氧氣．氫氣具有可燃性，可作為新能源，故B正確；
C．使用催化劑，可以加快化學反應速率，但水的分解是吸熱反應，故C錯誤；
D．水可以分解生成H₂，氫氣具有可燃性，燃燒放熱．但分解水需高溫條件，需消耗能量，尋找特殊的化學物質，可無需在高溫條件下分解水，降低成本，用于開發廉價能源，故D正確，
故答案為：AC； 
（4）①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
②CO₂（g）+C（s）═2CO（g）△H₂=+172.5kJ•mol^-1
③S（s）+O₂（g）═SO₂（g）△H₃=-296.0kJ•mol^-1
根據蓋斯定律，①-②-③得到2CO（g）+SO₂（g）═S（s）+2CO₂（g）△H=△H₁-△H₂-△H₃=-270 kJ•mol^-1，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）═S（s）+2CO₂（g）△H=-270 kJ•mol^-1．

點評 本題考查中和熱測定方法和計算應用，熱化學方程式和蓋斯定律的計算分析，能源問題判斷，注意學習中理清元素與單質的關系，掌握基礎是關鍵，題目較簡單．