能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱.研究和有效地開發(fā)新能源在能源緊缺的今天具有重要的理論意義.已知H2與CO反應(yīng)生成CH3OH的過程如圖所示:CO的燃燒熱△H2=-bkJ?mol-1,CH3OH的燃燒熱△H3=-ckJ?mol-1.請根據(jù)以上信息,回答下列有關(guān)問題:
(1)CH3OH燃燒的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為
2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)△H=-2ckJ?mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)△H=-2ckJ?mol-1

(2)H2的燃燒熱為
a+c-b
2
KJ/mol
a+c-b
2
KJ/mol

(3)一些化學(xué)鍵鍵能如下:C≡O(shè)為d kJ/mol;O=O為ekJ/mol;C=O為fkJ/mol.則由以上數(shù)據(jù)有b=
2f-d-
e
2
2f-d-
e
2
(用d、e、f的代數(shù)式表示).
(4)H2和CO的混合氣體nmol,充分燃燒共放出QkJ熱量,則混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比為
(2bn-2Q):(bn-an-cn+2Q)
(2bn-2Q):(bn-an-cn+2Q)

(5)CO與O2可以組成新型燃料電池,若該電池以Pt為電極,以KOH為電解質(zhì)溶液,寫出該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式
CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O
CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O
分析:(1)依據(jù)甲醇的燃燒熱概念書寫熱化學(xué)方程式;
(2)分析圖象結(jié)合甲醇和一氧化碳的燃燒熱,依據(jù)蓋斯定律計(jì)算氫氣的燃燒熱;
(3)依據(jù)反應(yīng)的焓變=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和;
(4)依據(jù)氫氣和一氧化碳燃燒的化學(xué)方程式計(jì)算;
(5)依據(jù)原電池的工作原理,結(jié)合電極反應(yīng)和電池反應(yīng)綜合計(jì)算書寫;
解答:解:(1)CH3OH的燃燒熱△H3=-ckJ?mol-1;燃燒熱是可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量,
熱化學(xué)方程式為:2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)△H=-2ckJ?mol-1
故答案為:2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)△H=-2ckJ?mol-1
(2)依據(jù)甲醇和一氧化碳的燃燒熱計(jì)算氫氣的燃燒熱:
①2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)△H=-2ckJ?mol-1;
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-2bkJ?mol-1;
③2H2(g)+CO(g)=CH3OH(l)△H=-aKJ/mol;
依據(jù)蓋斯定律,③×2-②+①得到:4H2(g)+2O2(g)=4H2O(l)△H=-(2a-2b+2c)KJ/mol;
依據(jù)氫氣的燃燒熱是1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出的熱量,氫氣的燃燒熱=
a+c-b
2
KJ/mol;
故答案為:
a+c-b
2
KJ/mol
(3)一些化學(xué)鍵鍵能如下:C≡O(shè)為d kJ/mol;O=O為ekJ/mol;C=O為fkJ/mol.
反應(yīng)為:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-2bkJ?mol-1;
反應(yīng)的焓變=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=2d+e-2×f×2=△H=-2b
b=2f-d-
e
2
;
故答案為:2f-d-
e
2
;
(4)H2和CO的混合氣體nmol,設(shè)氫氣為物質(zhì)的量為X,一氧化碳物質(zhì)的量為n-X;充分燃燒共放出QkJ熱量
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-2bkJ?mol-1;
2                          2b
n-X                        b(n-X)
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-(a-b+c)KJ/mol 
2                        a+c-b
X                          
X
2
(a+c-b)         
得到:b(n-X)+
x
2
(a+c-b)=Q;
計(jì)算得到:X=
2bn-2Q
3b-a-c

 混合氣體中H2和CO的物質(zhì)的量之比=
2bn-2Q
3b-a-c
bn-an-cn+2Q 
3b-a-c
=(2bn-2Q):(bn-an-cn+2Q)
故答案為:(2bn-2Q):(bn-an-cn+2Q);
(5)CO與O2可以組成新型燃料電池,若該電池以Pt為電極,以KOH為電解質(zhì)溶液,發(fā)生的電池反應(yīng)的離子方程式為:2CO+O2+4OH-=2CO32-+2H2O;
原電池的正極電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-=4OH-;用總反應(yīng)離子方程式減去正極電極反應(yīng),化簡得到負(fù)極電極反應(yīng):
CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O;
故答案為:CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O.
點(diǎn)評(píng):本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫方法,燃燒熱的概念理解和應(yīng)用,蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用,鍵能計(jì)算焓變的應(yīng)用,混合物的計(jì)算分析,原電池的電極反應(yīng)等,題目難度中等.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱.研究化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化在能源緊缺的今天具有重要的理論意義.已知下列熱化學(xué)方程式:
 ①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-570kJ?mol-1;
 ②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);△H=-242kJ?mol-1
 ③C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H=-110.5kJ?mol-1
④C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.5kJ?mol-1
⑤CO2(g)+2H2O(g)=2CH4(g)+2O2(g);△H=+890kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)上述反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是

(2)蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義.有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然難直接測定,但可通過間接的方法求得.已知C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO (g)△H=a kJ?mol-1;則a=
+131.5
+131.5
;該反應(yīng)的熵△S
0(選填“>”、“=”、“<”).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱.研究化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化在能源緊缺的今天具有重要的理論意義.已知下列熱化學(xué)方程式:
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-570kJ/mol;
②H2(g)+
1
2
2O2(g)=H2O(g);△H=-242kJ/mol
③C(s)+
1
2
O2(g)=CO(g);△H=-110.5kJ/moL
④C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.5kJ/moL
⑤CO2(g)+2H2O(g)=2CH4(g)+2O2(g);△H=+890kJ/moL
回答下列問題:
(1)上述反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是

(2)H2的燃燒熱為
285.8kJ?mol-1
285.8kJ?mol-1

(3)蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義.有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然難直接測定,但可通過間接的方法求得.已知C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO (g)△H=akJ/moL;則a=
+131.5
+131.5
;該反應(yīng)的熵△S
 0(選填“>”、“=”、“<”).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱.研究化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化在能源緊缺的今天具有重要的理論意義.已知下列熱化學(xué)方程式:
①2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H1=-570kJ?mol-1;
②H2(g)+1/2O2(g)═H2O(g)△H2=-242kJ?mol-1;
③C(s)+1/2O2(g)═CO(g)△H3=-110.5kJ?mol-1;
④C(s)+O2(g)═CO2(g)△H4=-393.5kJ?mol-1;
⑤CO2(g)+2H2O(g)═2CH4(g)+2O2(g)△H5=+890kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)上述反應(yīng)中屬于吸熱反應(yīng)的是

(2)H2的燃燒熱為
285kJ?mol-1
285kJ?mol-1

(3)蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義.有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然難直接測定,但可通過間接的方法求得.已知C(s)+H2O(g)═H2(g)+CO(g)△H6=a kJ?mol-1;則a=
+131.5
+131.5
;該反應(yīng)的熵△S
0 (選填“>”、“=”或“<”).
(4)C(s)+CO2(g)═2CO(g)△H7=
+172.5kJ?mol-1
+172.5kJ?mol-1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱.研究和有效地開發(fā)新能源在能源緊缺的今天具有重要的理論意義.
(1)已知下列熱化學(xué)方程式:
①H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ/mol
②C(s)+
1
2
O2(g)=CO(g)△H=-110.5kJ/moL
則水煤氣能源的制取原理:C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)△H=
131.3
131.3
kJ/moL
(2)研究活化能對(duì)于能源技術(shù)的革新有非常重大的實(shí)際意義.請認(rèn)真觀察下圖,回答問題:
①圖中反應(yīng)的△H=
E2-E1
E2-E1
kJ/mol(用含有E1、E2代數(shù)式表示).
②已知熱化學(xué)方程式:H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ/mol,該反應(yīng)的活化能為167.2kJ/mol,則其逆反應(yīng)的活化能為
409.0
409.0
kJ/mol.
③圖中虛線(Ⅱ)與實(shí)線(Ⅰ)對(duì)于同一反應(yīng)具有的意義:
使用了催化劑
使用了催化劑

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱.請回答以下有關(guān)能源的問題:
(1)能源可分一級(jí)能源和二級(jí)能源等,直接從自然界獲得的能源稱為一級(jí)能源;需要依靠其他能量間接制取的能源稱為二級(jí)能源.煤、煤氣、石油、天然氣、水能、風(fēng)能和生物能等等多年來大量使用的能源,稱為
 
能源.而電能、氫能、水煤氣等都被稱為
 
能源.
(2)煤、石油、天然氣等能源以熱的形式供給人們需要.寫出煤、天然氣燃燒供熱時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式(試以它們各自的主要成分C和CH4代表):
 
、
 
.在質(zhì)量相同時(shí),燃料
 
對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響(溫室效應(yīng))。
(3)科學(xué)家認(rèn)為,氫氣是一種高效而無污染的理想能源.以氫氣作為燃料,4gH2的燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出熱量為571.6kJ,試寫出表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式:
 

(4)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置,其能量轉(zhuǎn)化主要形式是
 
,當(dāng)用KOH溶液做電解質(zhì)溶液時(shí),正極的反應(yīng)式為:
 
,負(fù)極的反應(yīng)式為:
 
.甲烷也可以作為燃料電池的原料,此時(shí)在負(fù)極上反應(yīng)的物質(zhì)是
 
(填化學(xué)式)

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