Question

9．到目前為止，由化學能轉變的熱能或電能仍然是人類使用的最主要的能源．
（1）在25℃、101kPa下，16g的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態水時放出352kJ的熱量，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-704kJ•mol^-1
（2）化學反應中放出的熱能（焓變，△H）與反應物和生成物的鍵能（E）有關．
已知：H₂ （g）+Cl₂ （g）═2HCl （g）△H=-185kJ/mol，
E（H-H）=436kJ/mol，E（Cl-Cl）=243kJ/mol則E（H-Cl）=432kJ/mol
（3）納米級Cu₂O由于具有優良的催化性能而受到關注．已知：
2Cu（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═Cu₂O（s）△H=-169kJ•mol-¹，
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol-¹，
2Cu（s）+O₂（g）═2CuO（s）△H=-314kJ•mol-¹
則工業上用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu₂O和CO的熱化學方程式為C（s）+2CuO（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=+34.5KJ/mol．
（4）①如圖是N₂和H₂反應生成2mol NH₃過程中能量變化示意圖，請計算每生成1mol NH₃放出熱量為：46.1kJ．
②若起始時向容器內放入1mol N₂和3mol H₂，達平衡后N₂的轉化率為20%，則反應放出的熱量為Q₁ kJ，則Q₁的數值為18.44．

Answer 1

分析 （1）16g的甲醇（CH₃OH）物質的量=$\frac{16g}{32g/mol}$=0.5mol，0.5mol的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態水時放出352kJ的熱量，則1mol的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態水時放出704kJ的熱量．
（2）依據反應焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和計算得到；
（3）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；
（4）①依據圖象分析，生成2mol氨氣反應焓變=斷裂化學鍵吸收能量-形成化學鍵放出能量計算得到1mol氨氣放出熱量；
②依據化學平衡計算生成氨氣物質的量，結合熱化學方程式計算Q₁；

解答 解：（1）16g的甲醇（CH₃OH）物質的量=$\frac{16g}{32g/mol}$=0.5mol，0.5mol的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態水時放出352kJ的熱量，則1mol的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態水時放出704kJ的熱量，熱化學反應方程式為：CH₃OH （l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704 kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH （l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704 kJ•mol^-1．
（2）焓變△H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和，H₂ （g）+Cl₂ （g）=2HCl （g）△H=-185kJ/mol，E（H-H）=436kJ/mol，E（Cl-Cl）=243kJ/mol，
E（H-H）+E（Cl-Cl）-2E（H-Cl）=△H，
則E（H-Cl）=432 kJ/mol；
故答案為：432 kJ/mol；
（3）①2Cu（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═Cu₂O（s）△H=-169kJ•mol-¹，
②C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol-¹，
③2Cu（s）+O₂（g）═2CuO（s）△H=-314kJ•mol-¹
依據蓋斯定律①+②-③得到工業上用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu₂O和CO的熱化學方程式為：C（s）+2CuO（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=+34.5 KJ/mol；
故答案為：C（s）+2CuO（s）=Cu₂O（s）+CO（g）△H=+34.5 KJ/mol；
（4）①如圖是N₂和H₂反應生成2mol NH₃過程中能量變化示意圖，反應焓變△H=335KJ/mol-427.2KJ/mol=-92.2KJ/mol，所以生成1mol氨氣放熱46.1KJ；
故答案為：46.1 kJ；
 ②如圖是N₂和H₂反應生成2mol NH₃過程中能量變化示意圖，反應焓變△H=335KJ/mol-427.2KJ/mol=-92.2KJ/mol，
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92.2KJ/mol
1      3      0  
0.2    0.6    0.4
生成0.4mol氨氣放熱=$\frac{0.4mol}{2mol}$×92，2KJ=18.44KJ；
故答案為：18.44．

點評 本題考查了熱化學方程式和蓋斯定律的計算應用，反應鍵能計算費用焓變，圖象分析理解，注意反應焓變的意義理解，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．