Question

4．CO₂是一種主要的溫室氣體，研究CO₂的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義．
（1）下列有關CO₂說法不正確額是b（填字母）
a．CO₂屬于酸性氧化物
b．CO₂是導致酸雨發生的主要原因
c．可用Na₂CO₃溶液捕捉（吸收）CO₂
d．使用氫能源替代化石燃料可減少CO₂排放
（2）金剛石和石墨燃燒反應中的能量變化如圖所示．
①在通常情況下，金剛石和石墨中，石墨（填“金剛石”或“石墨”）更穩定．
②CO的燃燒熱為283.0kJ•mol^-1．
③石墨不完全燃燒生成CO的熱化學方程式為C（s，石墨）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H₁=-110.5kJ•mol^-1．
（3）依據蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學反應的焓變進行推算．
已知：C（s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1
2C₂H₂（g）+5O₂（g）=4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1
計算298K時由C（s，石墨）和H₂（g）生成1molC₂H₂（g）反應的焓變△H=+226.7kJ•mol^-1．
（4）甲醇是一種新型的汽車動力燃料，工業上可通過CO和H₂化合來制備甲醇氣體．
已知某些化學鍵能數據如下表：

化學鍵	C-C	C-H	H-H	C-O	C≡O	H-O
鍵能/kJ•mol-1	348	413	436	358	1072	463

已知CO中的鍵為C≡O，則工業制備甲醇的熱化學方程式為CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g）△H=-116kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）a．能與水化合得到碳酸或能與堿反應得到相應的鹽與水的氧化物屬于酸性氧化物；
b．SO₂是導致酸雨發生的主要原因；
c．Na₂CO₃溶液能與CO₂反應轉化為碳酸氫鈉；
d．氫能源不能同時，用氫能源替代化石燃料可減少CO₂排放；
（2）①由圖可知石墨能量低于金剛石，能量越高越不穩定；
②由圖可知1molCO完全燃燒放出的熱量為283kJ；
③1mol石墨不完全燃燒放出的熱量為110.5kJ，注明物質的聚集狀態與反應熱書寫熱化學方程式；
（3）已知：①C（s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）=4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1
根據蓋斯定律，①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$可得：2C（s，石墨g）+H₂ （g）=C₂H₂（g）；
（4）發生反應：CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g），反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能．

解答 解：（1）a．CO₂能與水化合得到碳酸，能與堿反應得到相應的鹽與水，屬于酸性氧化物，故a正確；
b．正常的雨水中溶解二氧化碳，SO₂是導致酸雨發生的主要原因，故b錯誤；
c．Na₂CO₃溶液能與CO₂反應轉化為碳酸氫鈉，可用Na₂CO₃溶液捕捉（吸收）CO₂，故c正確；
d．氫能源不含碳元素，使用氫能源替代化石燃料可減少CO₂排放，故d正確，
故答案為：b；
（2）①由圖可知，金剛石能量高于石墨，能量越低越穩定，所以石墨更穩定，故答案為：石墨；
②由圖可知1molCO完全燃燒放出的熱量為283kJ，CO的燃燒熱為283.0kJ•mol^-1，故答案為：283.0；
③1mol石墨不完全燃燒放出的熱量為110.5kJ，石墨不完全燃燒生成CO的熱化學方程式為：C（s，石墨）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H₁=-110.5kJ•mol^-1，
故答案為：C（s，石墨）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H₁=-110.5kJ•mol^-1；
（3）已知：①C（s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）=4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1
根據蓋斯定律，①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$可得：2C（s，石墨g）+H₂ （g）=C₂H₂（g），所以△H=2×（-393.5kJ•mol^-1）+$\frac{1}{2}$×（-571.6kJ•mol^-1）-$\frac{1}{2}$×（-2599kJ•mol^-1）=+226.7kJ•mol^-1，
故答案為：+226.7kJ•mol^-1；
（4）發生反應：CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g），則△H=1072kJ/mol+2×436kJ/mol-3×413kJ/mol-358kJ/mol-463kJ/mol=-116kJ/mol，
故答案為：CO（g）+2H₂ （g）?CH₃OH（g）△H=-116kJ/mol．

點評 本題考查化學反應中能量變化、反應熱計算與熱化學方程式書寫等，難度中等，掌握反應熱常用計算方法．