Question

11．（1）家用液化氣的主要成分之一是丁烷（C₄H₁₀），當1kg丁烷完全燃燒生成二氧化碳和液態水時，放出熱量為5×10⁴kJ，試寫出表示丁烷燃燒熱的熱化學方程式C₄H₁₀（g）+13/2O₂（g）=4CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-2900KJ/mol．
（2）科學家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應生成甲醇，并開發出直接以甲醇為燃料的燃料電池．已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol．請回答下列問題：
①用太陽能分解10mol水消耗的能量是2 858kJ；
②甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式CH₃OH（1）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（1）△H=-443.5 kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）依據燃燒熱的概念和熱化學方程式的書寫方法寫出，注意物質的聚集狀態，焓變的計算；
（2）①由氫氣的燃燒熱可知水分解吸收的能量，然后利用化學計量數與反應熱的關系來計算；
②根據CO和CH₃OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態水的熱化學方程式；

解答 解：（1）1kg丁烷的物質的量為：$\frac{1000g}{58g/mol}$=$\frac{1000}{58}$mol，完全燃燒生成二氧化碳和液態水時，放出熱量為5×10⁴kJ，則1mol丁烷完全反應放熱$\frac{58}{1000}$×5×10⁴kJ=2900KJ，燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物時放出的熱量，依據反應物和產物狀態標注聚集狀態和對應量下的反應熱，書寫的熱化學方程式為：C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）═4CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-2900kJ/mol；
故答案為：C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）=4CO₂（g）+5H₂O（l）△H=-2900KJ/mol；
（2）①由H₂（g）的燃燒熱△H為-285.8kJ•mol^-1知，1molH₂（g）完全燃燒生成1molH₂O（l）放出熱量285.8kJ，即分解1mol H₂O（l）為1mol H₂（g）消耗的能量為285.8kJ，則分解10mol H₂O（l）消耗的能量為285.8kJ×10=2858kJ，
故答案為：2858；
②由CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1，則
①CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知用②-①得反應CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），該反應的反應熱△H=-726.5kJ•mol^-1-（-283.0kJ•mol^-1）=-443.5kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ•mol^-1；

點評 本題綜合性較強，考查知識點較多，注重了對高考熱點的考查，學生應熟悉燃燒熱、蓋斯定律、熱化學反應方程式等重要知識，題目難度中等．