Question

14．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CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-704KJ/mol．
（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）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；
若在同體積的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，達平衡后放出的熱量為Q₂ kJ，則Q₂＞ 2Q₁（填“＞”、“＜”或“=”）

Answer 1

分析 （1）依據燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物放出的熱量書寫熱化學方程式，16g的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態水時放出352kJ的熱量，32g甲醇即1mol，燃燒生成二氧化碳和液態水放熱704KJ，標注物質聚集狀態和對應焓變寫出；
（2）依據反應的焓變△H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和計算；
（3）①分析圖象N₂和H₂反應生成2mol NH₃過程中能量變化示意圖可知反應放熱427.2KJ-335KJ=92.2KJ，每生成1mol NH₃放出熱量46.1KJ；
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，若在同體積的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，可以看作在原來平衡中加入1mol氮氣和3mol氫氣，相當于增大壓強，平衡正向進行計算分析達平衡后放出的熱量為Q₂ kJ．

解答 解：（1）16g的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態水時放出352kJ的熱量，32g甲醇即1mol，燃燒生成二氧化碳和液態水放熱704KJ，標注物質聚集狀態和對應焓變寫出熱化學方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704KJ/mol；
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704KJ/mol；
（2）H₂（g）+Cl₂（g）═2HCl（g）△H=-185kJ/mol
E（H-H）=436kJ/mol，E（Cl-Cl）=243kJ/mol
△H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和得到：-185kJ/mol=436KJ/mol+243KJ/mol-2E（H-Cl）
則E（H-Cl）=432kJ/mol；
故答案為：432kJ/mol；
（3）①圖象分析可知，N₂和H₂反應生成2mol NH₃過程中能量變化示意圖可知反應放熱427.2KJ-335KJ=92.2KJ，每生成1mol NH₃放出熱量46.1KJ；
故答案為：46.1kJ；
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；
若在同體積的容器中充入2mol N₂和6mol H₂，可以看作在原來平衡中加入1mol氮氣和3mol氫氣，相當于增大壓強，平衡正向進行達平衡后放出的熱量Q₂ 大于2Q1；
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．