Question

7．到目前為止，由化學(xué)能轉(zhuǎn)變的熱能或電能仍然是人類使用的最主要的能源．

（1）在25℃、101kPa下，16g的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放出352kJ的熱量，則表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704KJ/mol
（2）化學(xué)反應(yīng)中放出的熱能（焓變，△H）與反應(yīng)物和生成物的鍵能（E）有關(guān)．
①如圖1是N₂（g）和H₂（g）反應(yīng)生成1mol NH₃（g）過程中能量變化示意圖，請(qǐng)計(jì)算每生成1mol NH₃放出熱量為：46KJ
②若已知下列數(shù)據(jù)：

化學(xué)鍵	H-H	N≡N
鍵能/kJ•mol-1	435	943

試根據(jù)表中及圖中數(shù)據(jù)計(jì)算N-H的鍵能390kJ•mol^-1
③若起始時(shí)向容器內(nèi)放入1mol N₂和3mol H₂，達(dá)平衡后N₂的轉(zhuǎn)化率為20%，則反應(yīng)放出的熱量為18.4kJ
④如圖2表示在密閉容器中反應(yīng)：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H＜0，達(dá)到平衡時(shí)，由于條件改變而引起反應(yīng)速度和化學(xué)平衡的變化情況，a～b過程中改變的條件可能是升高溫度；若增大壓強(qiáng)時(shí)，反應(yīng)速度變化情況畫在c～d處．

（3）①二氧化碳的捕集、利用是我國能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向．工業(yè)上用CO₂和H₂反應(yīng)合成二甲醚．已知：
CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-53.7kJ．mol^-1
CH₃OH₃（g）+H₂O（g）═2CH₃OH（g）△H₂=+23.47kJ．mol^-1
則2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H₃=-130.8kJ．mol^-1
②一定條件下，上述合成二甲醚的反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，若改變反應(yīng)的某一個(gè)條件，下列變化能說明平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是b（填代號(hào)）．
a．逆反應(yīng)速率先增大后減小                b．H₂的轉(zhuǎn)化率增大
c．CO₂的體積百分含量減小                d．容器中二甲醚的濃度增大
③在一定條件下，將CO₂和H₂以體積比1：2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是abd
a．體系壓強(qiáng)不變                           b．CO₂和H₂的體積比不變
c．混合氣體的密度不變                     d．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量書寫熱化學(xué)方程式，16g的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放出352kJ的熱量，32g甲醇即1mol，燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱704KJ，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)焓變寫出；
（2）①先求出此反應(yīng)的焓變，根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫規(guī)則再寫出熱化學(xué)方程式；
②根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能計(jì)算；
③依據(jù)化學(xué)平衡計(jì)算生成氨氣物質(zhì)的量，結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算放出的熱量；
④根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的條件可作判斷；根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響可畫出相關(guān)的圖；
（3）①熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所得熱化學(xué)方程式；
②a．逆反應(yīng)速率先增大后減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
b．H₂的轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；
c．CO₂的體積百分含量減小，可能為減小二氧化碳的量使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；
d．增大二甲醚濃度，平衡逆向進(jìn)行，容器中二甲醚的濃度增大；
③反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，可由此進(jìn)行判斷；

解答 解：（1）16g的甲醇（CH₃OH）完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放出352kJ的熱量，32g甲醇即1mol，燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱704KJ，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)焓變寫出熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704KJ/mol；
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O （l）△H=-704KJ/mol；  
（2）①反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，應(yīng)為放熱反應(yīng)，生成1mol氨氣放出46kJ熱量，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g）△H=-46kJ/mol，
故答案為：46KJ；
②反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能，設(shè)N-H的鍵能為x，
則943KJ/mol+3×435KJ/mol-6x=-92KJ/mol，x=390KJ/mol，
故答案為：390；
③如圖是N₂和H₂反應(yīng)生成2mol NH₃過程中能量變化示意圖，反應(yīng)焓變△H=335KJ/mol-427KJ/mol=-92KJ/mol，
N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92KJ/mol
1      3        0
0.2    0.6     0.4
生成0.4mol氨氣放熱=$\frac{0.4mol}{2mol}$×92KJ=18.4KJ；
故答案為：18.4；     
④根據(jù)圖二可知，在a時(shí)刻，正逆反應(yīng)速率都增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，即平衡逆向移動(dòng)，因?yàn)榉磻?yīng)的△H＜0，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的條件可知，a～b過程中改變的條件可能是升溫，在b～c過程后，若增大壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率都會(huì)增大，由于該反應(yīng)為體積縮小的反應(yīng)，所以平衡正向移動(dòng)，根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響可畫出相關(guān)的圖為：；

故答案為：升高溫度；；    
（3）①a、CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁=-53.7kJ．mol^-1
b、CH₃OH₃（g）+H₂O（g）═2CH₃OH（g）△H₂=+23.47kJ．mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算a×2-b得到2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H₃=-130.8KJ/mol，
故答案為：-130.8；
②a．逆反應(yīng)速率先增大后減小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故a不選；
b．H₂的轉(zhuǎn)化率增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故b選；
c．CO₂的體積百分含量減小，可能為減小二氧化碳的量使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故c不選；
d．增大二甲醚濃度，平衡逆向進(jìn)行，容器中二甲醚的濃度增大，故d不選；
故選：b；
③2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H₃=-130.8KJ/mol，反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
a．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，當(dāng)體系壓強(qiáng)不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．二氧化碳和氫氣反應(yīng)比為1：3，起始量為1：2，CO₂和H₂的體積比不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，體積不變，混合氣體的密度始終不變，故c錯(cuò)誤；
d．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，物質(zhì)的量變化，當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確；
故答案為：abd；

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查化學(xué)反應(yīng)與能量變化知識(shí)，注意物質(zhì)的總能量、鍵能與反應(yīng)熱的計(jì)算關(guān)系，影響反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動(dòng)的外界因素等知識(shí)，題目難度中等，在看圖二時(shí)要注間線的起點(diǎn)和正逆反應(yīng)速率的相對(duì)大小，進(jìn)而判斷平衡移動(dòng)方向．