Question

為了合理利用化學能，確保安全生產，化工設計需要充分考慮化學反應的焓變，并采取相應措施．化學反應的焓變通常用實驗進行測定，也可進行理論推算．
（1）實驗測得，1g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳和液態水釋放出22.7kJ的熱量，試寫出甲醇燃燒的熱化學方程式：

2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）?H=-1452.8 kJ?mol^-1

（2）自發現富勒烯C₆₀以來，其神奇的結構和性能引起了人們對碳原子團簇廣泛和深入的研究．C₆₀分子是形如球狀的多面體，該結構的建立基于以下考慮：削去右圖多面體（含12個頂點，20個正三角形）的每一個頂角，得到由一定數目的正五邊形和正六邊形所組成的多面體，即為C₆₀分子，該多面體中含有90條棱，且每個碳原子都達到了8電子的穩定結構．已知幾種共價鍵的鍵能數據如下表：
利用下表數據估算得C₆₀分子的燃燒熱為

（120d-60a-30b-60e） kJ?mol^-1

．

化學鍵	C-C	C=C	C≡C	C=O	O=O
鍵能/（kJ?mol-1）	a	b	c	d	e

（3）最近美國Rice University的教授Boris Yakobson與其同事預測了一種硼巴基球（B_n，如圖所示）的存在，這種分子組成與C₆₀相似，但在它每個六邊形的中心有一個額外的原子，顯著提高了其穩定性．則n=

80

．

Answer 1

分析：（1）依據化學方程式的配平系數計算對應量下的反應熱，注意標注物質聚集狀態；
（2）首先可從2個方面可判斷C₆₀分子含有碳碳雙鍵，一是從名稱上分析，“富勒烯“中的“烯“字說明分子中含有碳碳雙鍵，二是從結構上分析，由于C₆₀分子中每個碳原子都達到了8電子的穩定結構，因此每個碳原子的連接方式必為，故分子中含有碳碳雙鍵．同理分析得C₆₀分子中無碳碳叁鍵．
（3）本題中只要求出C₆₀分子中含有的六邊形數目即可得到答案．由（1）中信息可知，當削去一個頂角后即得到一個正五邊形，現由12個頂點，故得到正五邊形數為12，原多面體的面即為削去頂角后所得到的正六邊形數，故正六邊形數目為20，所以n等于20+60=80；

解答：解：（1）1g甲醇燃燒生成CO₂和液態水時放熱22.7kJ，所以64g甲醇燃燒生成CO₂和液態水時放熱1452.8kJ，依據熱化學方程式的書寫方法寫出，注意標注物質的聚集狀態和反應的反應熱，所以反應的熱化學方程式為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）

.

.

2CO₂（g）+4H₂O（l）?H=-1452.8 kJ?mol^-1；
故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）

.

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2CO₂（g）+4H₂O（l）?H=-1452.8 kJ?mol^-1 ；
（2）首先可從2個方面可判斷C₆₀分子含有碳碳雙鍵，一是從名稱上分析，“富勒烯“中的“烯“字說明分子中含有碳碳雙鍵，二是從結構上分析，由于C₆₀分子中每個碳原子都達到了8電子的穩定結構，因此每個碳原子的連接方式必為，故分子中含有碳碳雙鍵．同理分析得C₆₀分子中無碳碳叁鍵．表示C₆₀分子的燃燒熱的熱化學方程式為C_60（s）+60O₂（g）=60CO₂（g），因此欲用鍵能來計算該反應的反應熱時，必須先求出C₆₀分子中含有的碳碳雙鍵和碳碳單鍵數．由C₆₀分子的結構特點可知，n（單鍵）+n（雙鍵）=90（棱邊數），根據碳原子的連接方式可得n（雙鍵）=60/2=30，則n（單鍵）=60，該反應的△H=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=-（120d-60a-30b-60e） kJ?mol-1，故其燃燒熱為（120d-60a-30b-60e） kJ?mol-1；故答案為：（120d-60a-30b-60e） kJ?mol^-1；
（3）本題中只要求出C₆₀分子中含有的六邊形數目即可得到答案．由（1）中信息可知，當削去一個頂角后即得到一個正五邊形，現由12個頂點，故得到正五邊形數為12，原多面體的面即為削去頂角后所得到的正六邊形數，故正六邊形數目為20，所以n等于20+60=80；
故答案為：80；

點評：本題考查了熱化學方程式的書寫方法應用，晶體結構的分析判斷和計算應用，燃燒熱的概念分析，燃燒熱和化學鍵鍵能的計算關系，關鍵是富勒烯的結構分析和題干信息的應用，題目難度中等．