Question

7．為解決能源短缺問題，工業(yè)生產(chǎn)中應合理利用化學能．
（1）25℃，1.01×10⁵ Pa時，實驗測得，4g氫氣在O₂中完全燃燒生成液態(tài)水，放出572kJ的熱量，則表示H₂的燃燒熱的熱化學方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-286kJ/mol．
（2）如圖是某筆記本電腦使用的甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖．放電時甲醇應從a處通入（填“a”或“b”），電池內(nèi)部H⁺向右（填“左”或“右”）移動．寫出電池負極的電極反應式2CH₃OH+2H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺．正極的電極反應式3O₂+12e^-+12H⁺═6H₂O．
（3）從化學鍵的角度分析，化學反應的過程就是反應物的化學鍵的破壞和生成物的化學鍵的形成過程．
已知：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1．
試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)計算a的數(shù)值391．

化學鍵	H-H	N-H	N≡N
鍵能/kJ•mol-1	436	a	945

當可逆反應中凈生成N-H物質(zhì)的量為2mol 時，反應放熱31KJ．
（4）已知：C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1①
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1②
2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1③
根據(jù)蓋斯定律，計算反應2C（s，石墨）+H₂（g）═C₂H₂（g）的△H=+226.7kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量；根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算1mol氫氣完全燃燒放出的熱量，結(jié)合熱化學方程式的書寫方法寫出熱化學方程式；
（2）根據(jù)電子流向可知a為負極，負極發(fā)生氧化反應，b為正極發(fā)生還原反應，溶液中陽離子移向正極；
（3）根據(jù)反應熱等于反應物的總鍵能-生成物的總鍵能求算；根據(jù)熱化學方程式計算當可逆反應中凈生成N-H物質(zhì)的量為2mol 時，反應放出的熱量；
（4）①C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-2599kJ•mol^-1
利用蓋斯定律將①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$計算反應熱．

解答 解：（1）4g氫氣即2mol在O₂中完全燃燒生成液態(tài)水，放出572kJ的熱量，則1mol氫氣在氧氣中燃燒生成液態(tài)水，放出286kJ的熱量，則表示H₂的燃燒熱的熱化學方程式為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-286 kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-286 kJ/mol；
（2）原電池中電子從負極經(jīng)外電路流向正極，根據(jù)電子流向可知a電極為負極，甲醇在負極上發(fā)生氧化反應，電極反應式為2CH₃OH+2H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺，b為正極，氧氣得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為3O₂+12e^-+12H⁺═6H₂O，氫離子移向正極右側(cè)，
故答案為：a；右；2CH₃OH+2H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；3O₂+12e^-+12H⁺═6H₂O；
（3）N₂（g）+3H₂（g）???2NH₃（g）△H=945kJ•mol^-1+436kJ•mol^-1×3-akJ•mol^-1×6=-93kJ•mol^-1，a=391 kJ•mol^-1，當可逆反應中凈生成N-H物質(zhì)的量為2mol 時，即生成$\frac{2}{3}$molNH₃，所以反應放熱為$\frac{2}{3}$×$\frac{1}{2}$×93=31KJ，故答案為：391；31KJ；
（4）①C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-2599kJ•mol^-1
利用蓋斯定律將①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$可得：
2C（s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g）△H=（-393.5kJ/mol）×2+$\frac{1}{2}$×（-571.6kJ/mol）-$\frac{1}{2}$×（-2599 kJ/mol）=+226.7kJ•mol^-1，
故答案為：+226.7kJ•mol^-1．

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫、原電池原理以及電極反應式的書寫、據(jù)鍵能計算焓變、蓋斯定律的應用，題目難度不大．