Question

2．（1）在1.01×l0⁵ Pa時，4g氫氣完全燃燒生成液態水，放出572kJ的熱量，寫出表示氫氣燃燒熱的熱化學方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286KJ/mol．
（2）已知中和熱△H=-57.3kj/mol，寫出稀硫酸與氫氧化鈉的稀溶液發生中和反應的熱化學方程式：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol．
（3）把煤作為燃料可通過下列兩種途徑：
途徑I：C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁＜0①
途徑II：先制成水煤氣：C（s）+H₂O（ g）═CO（g）+H₂ （g）△H₂＞0②
再燃燒水煤氣：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂ （g）=CO₂ （g）△H₃＜0  ③
H₂（g）+$\frac{1}{2}$0₂（g）=H₂0（g）△H₄＜0  ④
請回答下列問題：
①途徑I放出的熱量等于（填“大于”“等于”或“小于”）途徑II放出的熱量．
②△H₁大于填“大于”“等于”或“小于”）△H₃+△H₄．
③將煤轉化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比有很多優點，請列舉其中的兩個優點．

Answer 1

分析 （1）根據燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物放出的熱量；根據n=$\frac{m}{M}$計算1mol氫氣完全燃燒放出的熱量，結合熱化學方程式的書寫方法寫出熱化學方程式即可；
（2）依據中和熱是強酸和強堿的稀溶液完全反應生成1mol水放出的熱量，標注物質聚集狀態和對應焓變寫出熱化學方程式進行解答；
（3）①根據蓋斯定律可知，反應熱只與始態和終態有關，而與反應的途徑無關，通過觀察可知途徑Ⅰ和途徑Ⅱ是等效的，所以途徑Ⅰ放出的熱量等于途徑Ⅱ放出的熱量；
②由蓋斯定律，將途徑Ⅱ的三個化學方程式乘以適當的系數進行加減，反應熱也乘以相應的系數進行相應的加減，構造出途徑I的熱化學方程式，據此判斷△H₁、△H₂、△H₃、△H₄的數學關系式；
③固體煤經處理變為氣體燃料后，根據氣體燃料具有的優點分析．

解答 解：（1）4g氫氣的物質的量為：n=$\frac{m}{M}$=$\frac{4g}{2g/mol}$=2mol，2molH₂在O₂中完全燃燒生成2.00mol液態H₂O放出572kJ的熱量，所以1mol氫氣完全燃燒放出熱量286KJ，氫氣燃燒熱的熱化學方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286KJ/mol；H₂的燃燒熱為286KJ/mol，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-286KJ/mol；
（2）稀的強酸與強堿溶液反應的中和熱為57.3kJ/mol，則稀硫酸與稀燒堿溶液中和熱的熱化學方程式為：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3 kJ/mol，故答案為：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3 kJ/mol；
（3）①根據蓋斯定律可知，反應熱只與始態和終態有關，而與反應的途徑無關，通過觀察可知途徑Ⅰ和途徑Ⅱ是等效的，途徑Ⅰ和途徑Ⅱ等量的煤燃燒消耗的氧氣相等，兩途徑最終生成物只有二氧化碳，所以途徑Ⅰ放出的熱量等于途徑Ⅱ放出的熱量，
故答案為：等于；
②途徑Ⅱ：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂＞0  ②
再燃燒水煤氣：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃＜0      ③
2H₂（g）+O₂ （g）═2H₂O（g）△H₄＜0                  ④
由蓋斯定律可知，②×2+③+④得2C（s）+2O₂ （g）═2CO₂（g）△H=2△H₂+△H₃+△H₄，
所以△H₁=$\frac{1}{2}$△H=$\frac{1}{2}$（2△H₂+△H₃+△H₄）=△H₂+$\frac{1}{2}$（△H₃+△H₄），所以△H₁＞△H₃+△H₄；故答案為：大于；
③煤通過途徑Ⅱ作為燃料的意義是固體煤經處理變為氣體燃料后，不僅在燃燒時可以大大減少SO₂和煙塵對大氣造成的污染，而且燃燒效率高，也便于輸送．
故答案為：①燃料燃燒充分，利用率高；②放熱多，污染小等．

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫原則和方法應用，燃燒熱概念的分析判斷，熱化學方程式的計算應用，題目較簡單．