Question

8．為了合理利用化學能，確保安全生產，化工設計需要充分考慮化學反應的反應熱，并采取相應措施．化學反應的反應熱通常用實驗進行測定，也可進行理論推算．
（1）25℃下實驗測得，5g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態水時釋放出113.5kJ的熱量，試寫出甲醇燃燒的熱化學方程式2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8KJ/mol
（2）合成氨反應：$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），反應過程的能量變化如圖1所示．已知N₂（g）與H₂（g）反應生成34gNH₃（g），放出92.2kJ的熱量．請回答下列問題：
該反應通常用鐵作催化劑，加催化劑會使圖中E變小（填“大”或“小”），圖中△H=-46.1kJ/mol
（3）由氣態基態原子形成1mol化學鍵釋放的能量叫鍵能．從化學鍵的角度分析，化學反應的過程就是反應物的化學鍵的破壞和生成物的化學鍵的形成過程．在化學反應過程中，拆開化學鍵需要消耗能量，形成化學鍵又會釋放能量．

化學鍵	H-H	N-H	N≡N
鍵能/kJ•mol-1	436	391	945

已知反應N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=a kJ•mol^-1．試根據表中所列鍵能數據估算a 的值：-93．
（4）已知：△H₂=+44kJ•mol^-1，△H₃=-285.8kJ•mol^-1圖2列出它們之間的轉變關系．請計算298K時由H₂O（g）生成1molH₂（g）和1/2molO₂（g）反應的△H₁=-（△H₂+△H₃）（用△H₂、△H₃表示△H₁計算等式），+241.8kJ•mol^-1（計算△H₁數據結果）．

Answer 1

分析 （1）根據熱化學方程式的書寫方法可知，化學計量數與反應熱成正比，并注意標明物質的聚集狀態來解答；
（2）依據催化劑降低反應的活化能加快反應速率分析；結合已知N₂（g）與H₂（g）反應生成34g NH₃（g），放出92.2kJ的熱量，分析圖象是合成氨反應N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），計算得到；
（3）根據反應熱等于反應物的總鍵能-生成物的總鍵能求算；
（4）根據圖2寫出反應2和反應3的熱化學方程式，然后根據蓋斯定律來分析．

解答 解：（1）5gCH₃OH在氧氣中燃燒生成CO₂和液態水，放出113.5kJ熱量，64g即2molCH₃OH在氧氣中燃燒生成CO₂和液態水，放出1452.8kJ熱量，
則熱化學方程式為：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8KJ/mol，
故答案為：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8KJ/mol；
（2）催化劑降低反應的活化能加快反應速率，則加催化劑會使圖中E變小；已知N₂（g）與H₂（g）反應生成34g NH₃（g），放出92.2kJ的熱量，圖象是表示的是反應$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）=NH₃（g）能量變化，由于生成34g氨氣放熱92.2kJ，則生成17g氨氣時放熱46.1KJ，故熱化學方程式為：$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）=NH₃（g）△H=-46.1kJ/mol，
故答案為：小；-46.1kJ/mol；
（3）N₂（g）+3H₂（g）???2NH₃（g）△H=945kJ•mol^-1+436kJ•mol^-1×3-391kJ•mol^-1×6=-93kJ•mol^-1=a kJ•mol^-1，因此a=-93，故答案為：-93；
（4）根據圖2可知：H₂O（l）=H₂O（g）△H₂=+44kJ•mol^-1②
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H₃=-285.8kJ•mol^-1③
將-③-②可得：H₂O（g）=H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₁=-（△H₂+△H₃）=-[（-285.8kJ•mol^-1）+（+44kJ•mol^-1）]=+241.8kJ•mol^-1，
故答案為：-（△H₂+△H₃）；+241.8kJ•mol^-1．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫方法和蓋斯定律的計算應用等，焓變可以用反應物總鍵能-生成物總鍵能計算，題目難度中等．