Question

【題目】為了合理利用化學(xué)能，確保安全生產(chǎn)，化工設(shè)計(jì)需要充分考慮化學(xué)反應(yīng)的焓變，并采取相應(yīng)措施�；瘜W(xué)反應(yīng)的焓變通常用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定，也可進(jìn)行理論推算。

（1）實(shí)驗(yàn)測(cè)得，5g甲醇（CH3OH 液態(tài)）在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水時(shí)釋放出113.5kJ的熱量，試寫出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式：________________。

（2）下圖是某筆記本電腦用甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

放電時(shí)甲醇應(yīng)從______處通入（填“a”或“b”），電池內(nèi)部H＋向_____（填“左”或“右”）移動(dòng)。寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：_______________________________。

（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(guò)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(guò)程。在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，拆開化學(xué)鍵需要消耗能量，形成化學(xué)鍵又會(huì)釋放能量。

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

已知反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H＝－93 kJ·mol－1。試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算a 的數(shù)值：_______________。

（4）依據(jù)蓋斯定律可以對(duì)某些難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進(jìn)行推算。

已知：C(s，石墨)＋O2(g)＝CO2(g) △H1＝－393.5kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) △H2＝－571.6kJ·mol－1

2C2H2(g)＋5O2(g)＝4CO2(g)＋2H2O(l) △H3＝－2599kJ·mol－1

根據(jù)蓋斯定律，計(jì)算2C(s，石墨)＋H2(g)＝C2H2(g)反應(yīng)的焓變△H ＝________。

Answer 1

【答案】 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H＝-1452 kJ·mol－1 a 右 CH3OH + H2O - 6e- = CO2 + 6H+ 391 △H＝+226.7 kJ·mol－1

【解析】本題考查化學(xué)能與熱能的相關(guān)知識(shí)，涉及到熱化學(xué)方程式的書寫、蓋斯定律、鍵能的計(jì)算、燃料電池等。（1）甲醇燃燒化學(xué)方程式為：2CH3OH＋3O2(g)2CO2(g)＋4H2O，故2mol甲醇燃燒放出的熱量為1452.8kJ，故熱化學(xué)方程式為：2CH3OH(1)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) △H＝－1452.8 kJ/mol；（2）根據(jù)甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖中電子流向可知，a為負(fù)極，b為正極，燃料電池中的燃料在負(fù)極上反應(yīng)，放電時(shí)甲醇應(yīng)從a處通入，其電極反應(yīng)式：CH3OH + H2O - 6e- = CO2 + 6H+，電池內(nèi)部H＋向正極，即向右移動(dòng)；（3）根據(jù)焓變與鍵能的計(jì)算公式：△H＝反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=945 kJ·mol－1+3×436kJ·mol－1-6 a kJ·mol－1＝－93 kJ·mol－1，解得a=391 kJ·mol－1；（4）根據(jù)蓋斯定律有△H ＝2△H1+-=+226.7 kJ·mol－1。