Question

科學家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與CO₂反應生成甲醇（CH₃OH），并開發出直接以甲醇為燃料的燃料電池．已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol，請回答下列問題：
（1）用太陽能分解5mol水消耗的能量是

 

kJ．
（2）甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式為

 

．
（3）已知25℃、101kPa下，H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1．則1g甲醇（CH₃OH）燃燒生成CO₂和氣態水時放出的熱量為

 

．

Answer 1

考點：有關反應熱的計算,熱化學方程式

專題：化學反應中的能量變化

分析：（1）根據氫氣的燃燒熱可知水分解吸收的能量，然后利用化學計量數與反應熱的關系來計算；
（2）根據CO和CH₃OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式；
（3）1mol液態水變成氣態水需吸熱44KJ，結合CH₃OH（l）的燃燒熱△H為-726.5kJ/mol求解，氣態水時放出的熱量少；

解答： 解：（1）由H₂（g）的燃燒熱△H為-285.8kJ?mol^-1知，1molH₂（g）完全燃燒生成1molH₂O（l）放出熱量285.8kJ，
即分解1mol H₂O（l）為1mol H₂（g）消耗的能量為285.8kJ，則分解5mol H₂O（l）消耗的能量為285.8kJ×5=1429kJ，
故答案為：1429；
（2）由CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-283.0kJ?mol^-1和-726.5kJ?mol^-1，則
①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ?mol^-1
②CH₃OH（l）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ?mol^-1
由蓋斯定律可知，②-①得反應CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），則△H=-726.5kJ?mol^-1-（-283.0kJ?mol^-1）=-443.5kJ?mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ?mol^-1；
（3）CH₃OH（l）的燃燒熱△H為-726.5kJ/mol，熱化學方程式為CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）；△H=-726.5kJ/mol，1mol液態水變成氣態水需吸熱44KJ，若2mol液態水變成水蒸氣時則吸熱88KJ，熱化學方程式為CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-（726.5-88）kJ/mol=-638.5kJ/mol，則1g甲醇（CH₃OH）燃燒生成CO₂和氣態水時放出的熱量為

1

32

×638.5kJ≈19.95KJ，
故答案為：19.95KJ；

點評：本題考查反應熱的有關計算，為高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意若為放熱反應，則△H為“-”；若為吸熱反應，則△H為“+”．對于同一反應來說，計量系數不同，△H不同，題目難度中等．