Question

20．能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國目前使用的能源主要是化石燃料．
（1）在25℃、101kPa時，8g CH₄完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量是445.15kJ，則CH₄燃燒的熱化學(xué)方程式是CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol．
（2）已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-437.3kJ•mol^-1
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-285.8kJ•mol^-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
則煤的氣化主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.5kJ•mol^-1．如果該反應(yīng)△S=+133.7J•K^-1•mol^-1該反應(yīng)在常溫（25℃）下能否自發(fā)進行？（△G=△H-T△S）不能，常溫（25℃）下，△G=△H-T△S=131.5kJ/mol-298K×0.1337kJ•K^-1•mol^-1=+91.66kJ/mol＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進行．（填“能”或“不能”，并寫出判斷依據(jù)）．
（3）由氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量叫鍵能．從化學(xué)鍵的角度分析，化學(xué)反應(yīng)的過程就是反應(yīng)物的化學(xué)鍵的破壞和生成物的化學(xué)鍵的形成過程．在化學(xué)反應(yīng)過程中，拆開化學(xué)鍵需要消耗能量，形成化學(xué)鍵又會釋放能量．

化學(xué)鍵	H-H	N-H	N≡N
鍵能/kJ•mol-1	436	391	945

已知反應(yīng)N₂+3H₂?2NH₃△H=a kJ•mol^-1．試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)估算a的數(shù)值為-93．

Answer 1

分析 （1）計算1mol甲烷完全燃燒放出的熱量，注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)與焓變書寫熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以合適的系數(shù)進行加減，構(gòu)造目標熱化學(xué)方程式，焓變也進行相應(yīng)的計算；△G=△H-T△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進行，△G=△H-T△S＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進行；
（3）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能．

解答 解：（1）在25℃、101kPa時，8g CH₄完全燃燒生成液態(tài)水時放出的熱量是445.15kJ，則1mol甲烷燃燒放出的熱量為：445.15kJ×$\frac{1mol×16g/mol}{8g}$=890.3kJ，則CH₄燃燒的熱化學(xué)方程式是：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol；
（2）已知：①．C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-437.3kJ•mol^-1
②．H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-285.8kJ•mol^-1
③．CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①-②-③可得：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=-437.3kJ•mol^-1-（-285.8kJ•mol^-1）-（-283.0kJ•mol^-1）=+131.5kJ•mol^-1，
如果該反應(yīng)△S=+133.7J•K^-1•mol^-1，常溫（25℃）下，△G=△H-T△S=131.5kJ/mol-298K×0.1337kJ•K^-1•mol^-1=+91.66kJ/mol＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進行，
故答案為：+131.5；不能，常溫（25℃）下，△G=△H-T△S=131.5kJ/mol-298K×0.1337kJ•K^-1•mol^-1=+91.66kJ/mol＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進行；
（3）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，則N₂+3H₂?2NH₃的△H=945kJ/mol+3×436kJ/mol-6×391kJ/mol=-93kJ/mol，即a=-93，
故答案為：-93．

點評 本題考查反應(yīng)熱有關(guān)計算、熱化學(xué)方程式書寫、反應(yīng)自發(fā)性判斷，注意理解反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系是解題的關(guān)鍵，難度不大．