Question

19．用Cl₂生產某些含氯有機物時會產生副產物HCl．利用反應A可實現氯的循環利用．反應A：4HCl（g）+O₂（g）$?_{400℃}^{催化劑}$2Cl₂（g）+2H₂O（g）．
（1）研究表明反應A通過如圖所示的催化劑循環實現．

反應①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁
反應②生成1　mol　Cl₂（g）的反應熱為△H₂，則A反應的△H表示為2△H₁+2△H₂，
（用△H₁和△H₂表示）．
（2）反應A中4mol HCl被氧化生成Cl₂和水蒸氣，放出115.6kJ的熱量，且部分化學鍵斷裂示意圖如下：

①H₂O的電子式是，反應A的熱化學方程式是4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol．
②斷開1mol H-O鍵與斷開 1mol H-Cl 鍵所需能量相差約為32kJ，
H₂O中H-O 鍵比HCl中H-Cl鍵強（填“強”或“弱”）．
（3）“嫦娥二號”于2010年10月1日18時59分57秒在西昌衛星發射中心發射升空，并獲得了圓滿成功．發射“嫦娥二號”的長三丙火箭的第三級使用的推進劑是液氫和液氧．已知下列熱化學方程式：
①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H₁=-285.8kJ/mol
②H₂（g）═H₂（l）△H₂=-0.92kJ/mol
③O₂（g）═O₂（l）△H₃=-6.84kJ/mol
④H₂O（l）═H₂O（g）△H₄=+44.0kJ/mol
則反應H₂（l）+$\frac{1}{2}$O₂（l）═H₂O（g）的反應熱△H為-237.46KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）由圖示可知，整個過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應②生成1molCl₂（g）的反應熱為△H₂，則反應熱化學方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，根據蓋斯定律（①+②）×2可得總反應的熱化學方程式；
（2）①水是共價化合物依據電子式書寫方法寫出電子式；
②反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，依據熱化學方程式書寫方法，標注物質聚集狀態和對應焓變寫出；
③依據反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，焓變=反應物斷鍵吸收熱量-生成物形成化學鍵放出熱量計算；
（3）依據熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式，①+④-②-③×$\frac{1}{2}$得到；

解答 解：（1）由圖示可知，整個過程為：4HCl+O₂=2Cl₂+2H₂O，反應①為：2HCl（g）+CuO（s）?H₂O（g）+CuCl₂（s）△H₁，
反應②生成1molCl₂（g）的反應熱為△H₂，則反應熱化學方程式為：CuCl₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CuO（s）+Cl₂（g）△H₂，
根據蓋斯定律（①+②）×2可得總反應的熱化學方程式：4HCl（g）+O₂（g）=2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=2△H₁+2△H₂，
故答案為：2△H₁+2△H₂；
（2）①水是共價化合物，氧原子和兩個氫原子形成兩個共價鍵，電子式為：，
故答案為：；
②依據反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，反應的熱化學方程式為：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol；
故答案為：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol；
③焓變=反應物斷鍵吸收熱量-生成物形成化學鍵放出熱量，4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6 KJ/mol，
4×E（H-Cl）+498-[243×2+4×E（H-O）]=-115.6，得到4×E（H-O）-4×E（H-Cl）=498-486+115.6=127.6
E（H-O）-E（H-Cl）=31.9≈32，H₂O中H-O鍵比HCl中H-Cl鍵強，
故答案為：32；強．
（3）①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H₁=-285.8kJ/mol
②H₂（g）═H₂（l）△H₂=-0.92kJ/mol
③O₂（g）═O₂（l）△H₃=-6.84kJ/mol
④H₂O（l）═H₂O（g）△H₄=+44.0kJ/mol
依據蓋斯定律計算①+④-②-③×$\frac{1}{2}$得到，反應H₂（l）+$\frac{1}{2}$O₂（l）═H₂O（g）的反應熱△H=-285.8kJ/mol+（+44.0kJ/mol）-（-0.92kJ/mol）-（-6.84kJ/mol
）×$\frac{1}{2}$=-237.46KJ/mol，
故答案為：-237.46KJ/mol

點評 本題考查了電子式的書寫、熱化學方程式書寫，化學鍵鍵能和焓變關系計算，圖象分析判斷，題目難度中等．