Question

6．某市對大氣進行監測，發現該市首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5（直徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物），其主要來源為燃煤、機動車尾氣等．因此，對PM2.5、S、NO_X等進行研究具有重要意義．為減少SO₂的排放，常采取的措施是：將煤轉化為清潔氣體燃料．涉及的化學反應為：
①H₂（g）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
②C（s）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
（1）反應①是放熱反應還是吸熱反應？放熱反應，2molH₂和1molO₂的總能量大于2molH₂O（g）總能量（填大于、小于或等于）；
（2）依據反應②確定24g碳不完全燃燒生成CO（g）時放出的熱量是221kJ；
（3）反應①表示是H₂的燃燒熱嗎？不是，若1molH₂O（l）完全轉化為H₂O（g）需要吸收44kJ的熱量，則H₂的燃燒熱是△H=-285.8kJ/mol；
（4）已知CO轉化成CO₂的能量關系如圖所示：寫出該反應的熱化學方程式：2CO（s）+O₂（g）═2CO₂（s）△H=-566kJ•mol^-1；依據反應②和圖形能量關系，則碳的燃燒熱△H=-393.5kJ•mol^-1；
（5）依據反應①、②寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1；
（6）已知反應：C（s）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═CO（g）△H₁；C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂；試比較△H₁和△H₂的大小：△H₁＞△H₂（填“＞”、“＜”、“=”）．

Answer 1

分析 （1）反應①為氫氣燃燒反應，所以是放熱反應，則2molH₂和1molO₂的總能量大于2molH₂O（g）總能量；
（2）依據反應②C（s）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1，得出1mol碳不完全燃燒生成CO（g）時放出的熱量為110.5kJ，據此計算；
（3）燃燒熱是指生成穩定的化合物，所以應生成液態水，根據1molH₂O（l）完全轉化為H₂O（g）需要吸收44kJ的熱量計算H₂的燃燒熱；
（4）根據圖象書寫熱化學方程式；依據反應②和圖形能量關系，根據蓋斯定律計算碳的燃燒熱；
（5）依據①H₂（g）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
②C（s）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
根據蓋斯定律②-①進行計算；
（6）根據碳完全燃燒放出的熱量比不完全放出的熱量多以及放熱焓變為負值比較．

解答 解：（1）反應①為氫氣燃燒反應，所以是放熱反應，則2molH₂和1molO₂的總能量大于2molH₂O（g）總能量，故答案為：放熱；大于；
（2）依據反應②C（s）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1，得出1mol碳不完全燃燒生成CO（g）時放出的熱量為110.5kJ，所以24g碳即2mol不完全燃燒生成CO（g）時放出的熱量是110.5×2=221kJ，故答案為：221；
（3）燃燒熱是指生成穩定的化合物，所以氫氣燃燒應生成液態水，則反應①表示不是H₂的燃燒熱，又1molH₂O（l）完全轉化為H₂O（g）需要吸收44kJ的熱量，所以H₂的燃燒熱為△H=-241.8-44=-285.8kJ•mol^-1，故答案為：△H=-285.8kJ•mol^-1；
（4）由圖象可知2molCOHE 1mol氧氣生成2mol二氧化碳放出566KJ的熱量，所以熱化學方程式為2CO（s）+O₂（g）═2CO₂（s）△H=-566kJ•mol^-1，a；再由②C（s）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1，b，根據蓋斯定律$\frac{1}{2}$a+b，則碳的燃燒熱為△H=-$\frac{1}{2}$×566-110.5=-393.5kJ•mol^-1，
故答案為：2CO（s）+O₂（g）═2CO₂（s）△H=-566kJ•mol^-1；△H=-393.5kJ•mol^-1；
（5）依據①H₂（g）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1
②C（s）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═CO（g）△H=-110.5kJ•mol^-1
根據蓋斯定律②-①，則焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1；故答案為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ•mol^-1；
（6）因為碳完全燃燒放出的熱量比不完全放出的熱量多，又放熱焓變為負值，所以C（s）+$\frac{1}{2}{O_2}$（g）═CO（g）△H₁；C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₂；試比較△H₁和△H₂的大小：△H₁＞△H₂，故答案為：＞．

點評 本題考查了化學反應的能量變化，燃燒熱的定義和蓋斯定律的應用，題目較簡單．