Question

【題目】回答下列問題：

（1）已知兩種同素異形體A、B的燃燒熱的熱化學方程式為：

A(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.51 kJ/mol

B(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－395.41 kJ/mol

則兩種同素異形體中較穩定的是(填“A”或“B”)__ 。

（2）工業上用H2和Cl2反應制HCl，各鍵能數據為：H—H：436 kJ/mol，Cl—Cl：243 kJ/mol，H—Cl：431 kJ/mol。該反應的熱化學方程式是_ __。

（3）合成氣(CO和H2為主的混合氣體)不但是重要的燃料也是重要的化工原料，制備合成氣的方法有多種，用甲烷制備合成氣的反應為：

①2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH1＝－72 kJ·mol－1

②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋216 kJ·mol－1

氫氣與氧氣反應生成水蒸氣的熱化學方程式為 。

現有1 mol由H2O(g)與O2組成的混合氣，且O2的體積分數為x，將此混合氣與足量CH4充分反應。

若x＝0.2時，反應①放出的能量為_____________kJ。

若x＝____________時，反應①與②放出(或吸收)的總能量為0。

Answer 1

【答案】（1）A

（2）H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g) ΔH＝-183kJ/mol

（3）2H2(g)＋O2(g)==2H2O(g) ΔH＝-504kJ·mol－1；14.2；0.75

【解析】

試題分析：（1）由蓋斯定律可知，①－②得到反應③，A(s)===B(s) ΔH3，所以ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝(－393.51 kJ/mol)－(－395.41 kJ/mol)＝＋1.9 kJ/mol；ΔH3為正，則反應為吸熱反應，能量B>A，根據能量越低的物質越穩定，所以穩定性A>B。故答案為：A；

（2）反應可表示為：H—H＋Cl—Cl===2H—Cl，可知斷裂了1 mol H—H鍵和1 mol Cl—Cl鍵，同時生成了2 mol H—Cl鍵。根據反應熱與鍵能的關系：ΔH＝E(反應物)－E(生成物)＝(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1，所以熱化學方程式為：H2(g)＋Cl2(g)==2HCl(g) ΔH＝－183 kJ/mol。

（3）由①－②×2得：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－504 kJ·mol－1；由①知若x＝0.2，則n(O2)＝0.2 mol，反應①放出的熱量為0.2×72 kJ＝14.4 kJ；由反應①和②可知，當O2與H2O的物質的量之比為3∶1時，反應①與②放出的總能量為0，則x=3/4=0.75。