Question

5．（1）碳、氫氣都是重要的燃料，請回答下列與碳、氫氣相關的問題：
①1mol固體碳和足量的氧氣充分反應 生成二氧化碳，同時放出393.5kJ的熱量，請寫出該反應的熱化學方程式：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol；
②已知2g H₂（g）完全燃燒生成水蒸氣時放出241.8kJ的熱量，寫出氫氣與氧氣完全反應生成水蒸氣的熱化學方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6 kJ/mol； 若已知：H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1，則氫氣與氧氣完全反應生成液態水的熱化學方程式為2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）；△H=-571.6kJ/mol．
（2）水熱法制備Fe₃O₄納米顆粒的反應是3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+xOH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，則 x為4，每生成1mol Fe₃O₄，被S₂O₃^2-還原的O₂為0.5mol．

Answer 1

分析 （1）①據熱化學方程式的書寫方法進行解答，注意標注物質聚集狀態和對應焓變；
②根據反應物、生成物的狀態、能量的變化寫出熱化學方程式，H₂O（1）=H₂O（g）；△H=+44.0kJ/mol和（2）中的熱化學方程式寫出生成液態水的熱化學方程式，然后根據方程式計算放出的能量；
（2）從電荷守恒的角度分析，可配平反應的離子方程式：3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，反應中3Fe²⁺→Fe₃O₄，當3molFe²⁺參加反應時，有2molFe²⁺化合價升高，反應中Fe和S元素的化合價升高，被氧化，O₂為氧化劑．

解答 解：（1）①1mol碳完全燃燒后可放出393.5KJ的熱量，則該反應的熱化學方程式為：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol；
故答案為：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol；
②氫氣、氧氣、水蒸氣的狀態都是氣態，燃燒后放出能量，所以△H＜0；2g氫氣的物質的量是1mol，1mol氫氣燃燒后放出241.8kJ的熱量，2mol氫氣燃燒后放出483.6 kJ的能量，依據蓋斯定律計算氫氣與氧氣完全反應生成水蒸氣的熱化學方程式：
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6 kJ/mol ①
H₂O（1）=H₂O（g）；△H=+44.0kJ/mol ②
①-②×2得方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）；△H=-571.6kJ/mol
故答案為：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol；2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）△H=-571.6kJ/mol；
（2）反應的離子方程式為3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，則x=4，生成1mol Fe₃O₄，2molFe²⁺被氧化時，失去2mol電子，則被Fe²⁺還原的O₂的物質的量為0.5mol，
故答案為：4；0.5．

點評 本題考查了熱化學方程式書寫方法和蓋斯定律計算應用，氧化還原反應電子守恒、電荷守恒的分析計算，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．