Question

8．（1）黑火藥是中國古代的四大發明之一，其爆炸的原理為：
S+2KNO₃+3C═K₂S+N₂+3CO₂，已知碳的燃燒熱△H₁=a kJ•mol^-1；S（s）+2K（s）═K₂S（s）△H₂=b kJ•mol?¹；2K（s）+N₂（g）+3O₂（g）═2KNO₃（s）△H₃=c kJ•mol?¹；寫出黑火藥爆炸的熱化學方程式：S（s）+2KNO₃（s）+3C（s）═K₂S（s）+N₂（g）+3CO₂（g）△H=（3a+b-c）kJ/mol．
（2）已知：P₄（s）+6Cl₂（g）=4PCl₃（g）△H=akJ•mol^-1；P₄（s）+10Cl₂（g）=4PCl₅（g）△H=bkJ•mol^-1；P₄具有正四面體結構，PCl₅中P-Cl鍵的鍵能為ckJ•mol^-1，PCl₃中P-Cl鍵的鍵能為1.2ckJ•mol^-1，則Cl-Cl鍵的鍵能為1.4c+0.25b-0.25a．
（3）已知碘與氫氣反應的熱化學方程式是：①I₂（g）+H₂（g）?2HI（g）△H=-9.48kJ•mol^-1；②I₂（s）+H₂（g）?2HI（g）△H=+26.48kJ•mol^-1；則1mol固態碘轉化為氣態碘需要吸收（填“吸收”或“放出”）能量35.96kJ/mol．
（4）已知4Al（s）+3O₂（g）=2Al₂O₃（s）△H₁；4Fe（s）+3O₂（g）=2Fe₂O₃（s）△H₂，則△H₁＜△H ₂（填“＞”、“＜”或“無法確定”）

Answer 1

分析 （1）碳的燃燒熱△H₁=a kJ•mol^-1，其熱化學方程式為C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=a kJ•mol^-1①
S（s）+2K（s）═K₂S（s）△H₂=b kJ•mol^-1②
2K（s）+N₂（g）+3O₂（g）═2KNO₃（s）△H₃=c kJ•mol^-1③
將方程式3①+②-③得S（s）+2KNO₃（s）+3C（s）═K₂S（s）+N₂（g）+3CO₂（g），其反應熱進行相應的改變，據此計算反應熱；
（2）依據蓋斯定律和已知熱化學方程式求出Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）的反應熱，再依據焓變=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和計算分析；
（3）已知：①I₂（g）+H₂（g）?2HI（g）△H=-9.48kJ•mol^-1；②I₂（s）+H₂（g）?2HI（g）△H=+26.48kJ•mol^-1，利用蓋斯定律將①-②可得I₂（g）=I₂（s）△H=-9.48kJ•mol^-1-26.48kJ•mol^-1=-35.96kJ•mol^-1；
（4）根據蓋斯定律利用鋁熱反應為放熱反應來判斷．

解答 解：（1）碳的燃燒熱△H₁=a kJ•mol^-1，其熱化學方程式為C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=a kJ•mol^-1①
S（s）+2K（s）═K₂S（s）△H₂=b kJ•mol^-1②
2K（s）+N₂（g）+3O₂（g）═2KNO₃（s）△H₃=c kJ•mol^-1③
將方程式3①+②-③得S（s）+2KNO₃（s）+3C（s）═K₂S（s）+N₂（g）+3CO₂（g），則△H=x kJ•mol^-1=（3a+b-c）kJ•mol^-1，所以x=3a+b-c，
故答案為：S（s）+2KNO₃（s）+3C（s）═K₂S（s）+N₂（g）+3CO₂（g）△H=（3a+b-c）kJ/mol；
（2）已知：①P₄（g）+6Cl₂（g）=4PCl₃（g）△H=a kJ?mol^-1；
②P₄（g）+10Cl₂（g）=4PCl₅（g）△H=b kJ?mol^-1；
利用“蓋斯定律”，（②-①）×$\frac{1}{4}$得：Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）△H=$\frac{b-a}{4}$KJ•mol^-1，
由Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）△H=$\frac{b-a}{4}$KJ•mol^-1 可得E（Cl-Cl）+3×1.2c-5c=$\frac{b-a}{4}$，
因此可得：E（Cl-Cl）=$\frac{b-a+5.6c}{4}$kJ•mol^-1=1.4c+0.25b-0.25akJ•mol^-1；
故答案為：1.4c+0.25b-0.25a；
（3）已知：①I₂（g）+H₂（g）?2HI（g）△H=-9.48kJ•mol^-1；②I₂（s）+H₂（g）?2HI（g）△H=+26.48kJ•mol^-1，利用蓋斯定律將①-②可得I₂（g）=I₂（s）△H=-9.48kJ•mol^-1-26.48kJ•mol^-1=-35.96kJ•mol^-1，所以1mol固態碘轉化為氣態碘需吸收35.96kJ的能量；
故答案為：吸收；35.96；
（4）4Al（s）+3O₂（g）═2Al₂O₃（s）△H₁ ①
4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H₂ ②
由蓋斯定律①-②，得：4Al（s）+2Fe₂O₃═2Al₂O₃（s）+4Fe（s）△H₁ -△H₂，
鋁熱反應為放熱反應，即△H₁ -△H₂＜0，所以△H₁＜△H₂，
故答案為：＜．

點評 本題考查蓋斯定律的應用，側重考查學生分析計算能力，明確目標方程式與已知方程式的關系是解本題關鍵，注意方程式可以進行加減，題目難度中等．