Question

8．已知：2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-Q₁kJ/mol；
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-Q₂ kJ/mol；
H₂O（g）═H₂O（l）△H=-Q₃kJ/mol
（1）C₂H₂的燃燒熱為Q₁/2kJ/mol
（2）寫出H₂燃燒熱的熱化學方程式H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（l）△H=-（1/2Q₂+Q₃）kJ/mol
（3）常溫下，取體積比為4：1的C₂H₂和H₂的混合氣體112L（標準狀況下），經完全燃燒后恢復到常溫，則放出的熱量為（2Q₁+0.5Q₂+Q₃）kJ
（4）甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用合成氣（主要成分為CO、CO₂、H₂）在催化劑作用下合成甲醇，發生的主要反應如下：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃（OH）（g）△H₁
②CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
③CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）△H₃
已知反應①中相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	H-H	C-O		H-O	C-H
E/（kJ•mol-1）	436	343	1076	465	413

由此計算：△H₁=kJ/mol．已知△H₂=-58kJ/mol，則△H₃=kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物時放出的熱量；
（2）氫氣的燃燒熱是指1mol氫氣完全燃燒生成液態水放出的熱量，根據蓋斯定律可求；
（3）根據蓋斯定律書寫乙炔、氫氣生成液體水的熱化學反應方程式，根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算混合氣體的物質的量，結合體積分數計算乙炔、氫氣各自物質的量，結合熱化學方程式計算放出的熱量；
（4）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能；根據蓋斯定律：反應②-反應①=反應③，反應熱也進行相應的計算．

解答 解：（1）2molC₂H₂完全燃燒生成二氧化碳和液態水放熱Q₁KJ，則C₂H₂的燃燒熱為Q₁/2 kJ/mol，故答案為：Q₁/2 kJ/mol；
（2）由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-Q₂ kJ/mol，和H₂O（g）═H₂O（l）△H=-Q₃kJ/mol可求出H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（l）△H=-（1/2Q₂+Q₃） kJ/mol，故答案為：H₂（g）+1/2O₂（g）═H₂O（l）△H=-（1/2Q₂+Q₃） kJ/mol．
（3）已知：①、2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-Q₁kJ/mol；
②、2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-Q₂ kJ/mol；
③、H₂O（g）═H₂O（l）△H=-Q₃kJ/mol；
根據蓋斯定律，②+2×③的2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H═-Q₂-2Q₃，
112L體積比為4：1的C₂H₂和H₂的混合氣體的物質的量為$\frac{112L}{22.4L/mol}$=5mol，
解答：故C₂H₂的物質的量為5mol×$\frac{4}{5}$=4mol，完全燃燒生成液體水放出的熱量為Q₁×$\frac{4mol}{2mol}$=2Q₁，
氫氣的物質的量為5mol-4mol=1mol，完全燃燒生成液體水放出的熱量為（Q₂+2Q₃）×$\frac{1mol}{2mol}$=0.5（Q₂+2Q₃），故C₂H₂、H₂完全燃燒，放出的熱量為：2Q₁+0.5（Q₂+2Q₃）=2Q₁+0.5Q₂+Q₃，故答案為：2Q₁+0.5Q₂+Q₃．
（4）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，故△H₁=1076kJ．mol^-1+2×436kJ．mol^-1-（3×413+343+465）kJ．mol^-1=-99kJ．mol^-1；
根據蓋斯定律：反應②-反應①=反應③，故△H₃=△H₂-△H₁=-58kJ．mol^-1-（-99kJ．mol^-1）=+41kJ．mol^-1，故答案為：△H₁=-99kJ．mol^-1；△H₃=+41kJ．mol^-1．

點評 本題考查了共價鍵類型的判斷及反應熱的計算，熱化學方程式和該死定律的計算應用，計算反應熱時首先要知道分子中含有的化學鍵個數，只有明確含有的化學鍵數才能正確解答，題目難度中等．