Question

10．（1）稀強酸、稀強堿反應生成1mol水時放出57.3kJ的熱．
①實驗室中可用稀鹽酸和氫氧化鋇稀溶液反應來測定中和熱．請寫出能表示該反應中和熱的熱化學方程式$\frac{1}{2}$Ba（OH）₂（aq）+HCl （aq）═$\frac{1}{2}$BaCl₂（aq）+H₂O△H=-57.3 kJ/mol；
②分別取100mL 0.50mol/L鹽酸與100mL 0.55mol/L NaOH溶液進行中和反應．通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱．假設鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1g/cm³，中和后生成溶液的比熱容c=4.18J/（g•℃）．實驗時，測得反應前鹽酸與NaOH溶液的平均溫度為21.5℃，反應后混合溶液的溫度為24.9℃．
則實驗測得的中和熱△H=-56.8 kJ/mol（保留1位小數）
③如果用稀硫酸與氫氧化鋇稀溶液反應來測定中和熱，測得的反應放出的熱與標準值有較大偏差，其原因可能是反應生成硫酸鋇沉淀，沉淀生成過程中存在沉淀熱，所以反應放出的熱量大于57.3kJ，$\frac{1}{2}$Ba（OH）₂（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）=$\frac{1}{2}$BaSO₄（s）+H₂O（l）△H＜-57.3KJ/mol．（用文字和必要的化學用語解釋）
（2）在催化劑的作用下CH₄還原NO可以得到三種產物（該條件下均為氣體），利用此反應能消除環境污染物NO．理論上每消耗標況下22.4L NO就能放出290kJ的熱．寫出該反應的熱化學方程式CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①根據酸堿中和反應生成1mol液態水時放出57.3kJ的熱量書寫熱化學方程式；
②根據Q=m•c•△T計算；
③如果用稀硫酸與氫氧化鋇稀溶液反應來測定中和熱，測得的反應放出的熱與標準值有較大偏差，其原因可能是酸堿反應生成硫酸鋇沉淀，沉淀生成過程中存在沉淀熱；
（2）在催化劑的作用下CH₄還原NO可以得到三種產物（該條件下均為氣體），則三種氣體為N₂、CO₂、H₂O，反應的化學方程式為CH₄+4NO=2N₂+CO₂+2H₂O，
理論上每消耗標況下22.4L（即1mol） NO就能放出290kJ的熱量，則消耗4molNO放出4×290kJ=1160kJ的熱量，根據題意書寫化學方程式，根據生成NO的物質的量以及對應的熱量書寫熱化學方程式．

解答 解：（1）①已知稀強酸、稀強堿反應生成1mol液態水時放出57.3kJ的熱量，稀鹽酸和氫氧化鋇稀溶液都是強酸和強堿的稀溶液，則
反應的熱化學方程式為$\frac{1}{2}$Ba（OH）₂（aq）+HCl （aq）═$\frac{1}{2}$BaCl₂（aq）+H₂O△H=-57.3 kJ/mol，
故答案為：$\frac{1}{2}$Ba（OH）₂（aq）+HCl （aq）═$\frac{1}{2}$BaCl₂（aq）+H₂O△H=-57.3 kJ/mol；
②100mL 0.50mol/L鹽酸與100mL 0.55mol/L NaOH溶液進行中和反應生成水的物質的量為0.1L×0.50mol=0.05mol，
溶液的質量為：200ml×1g/ml=200g，溫度變化的值為△T=24.9℃-21.5℃=3.4℃，
則生成0.05mol水放出的熱量為Q=m•c•△T=200g×4.18J/（g•℃）×3.4℃=2842.4J，即2.842kJ，
所以實驗測得的中和熱△H=-$\frac{2.842KJ}{0.05mol}$=-56.8 kJ/mol，
故答案為：-56.8 kJ/mol；
③如果用稀硫酸與氫氧化鋇稀溶液反應來測定中和熱，測得的反應放出的熱與標準值有較大偏差，其原因可能是酸堿反應生成硫酸鋇沉淀，沉淀生成過程中存在沉淀熱，所以反應放出的熱量大于57.3kJ，$\frac{1}{2}$Ba（OH）₂（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）=$\frac{1}{2}$BaSO₄（s）+H₂O（l）△H＜-57.3KJ/mol，
故答案為：反應生成硫酸鋇沉淀，沉淀生成過程中存在沉淀熱，所以反應放出的熱量大于57.3kJ，$\frac{1}{2}$Ba（OH）₂（aq）+$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）=$\frac{1}{2}$BaSO₄（s）+H₂O（l）△H＜-57.3KJ/mol；
（2）在催化劑的作用下CH₄還原NO可以得到三種產物（該條件下均為氣體），則三種氣體為N₂、CO₂、H₂O，反應的化學方程式為CH₄+4NO=2N₂+CO₂+2H₂O，
理論上每消耗標況下22.4L（即1mol） NO就能放出290kJ的熱量，則消耗4molNO放出4×290kJ=1160kJ的熱量，
所以反應的熱化學方程式為CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160 kJ•mol^-1 ，
故答案為：CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160 kJ•mol^-1 ．

點評 本題考查熱化學方程式以及反應熱的計算，題目難度中等，注意理解中和熱的概念、把握熱化學方程式的書寫方法，以及利用化學方程式計算反應熱等問題．