Question

5．能源短缺是人類社會面臨的重大問題，利用化學反應可實現多種形式的能量相互轉化．請回答以下問題：
（1）由氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學鍵釋放的最低能量叫鍵能．從化學鍵的角度分析，化學反應的過程就是舊鍵斷裂和新鍵的形成過程．已知反應：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1．試根據表中所列鍵能數據，計算a 的數值為391kJ/mol．

化學鍵	H-H	N-H	N≡N
鍵能/kJ•mol-1	436	a	945

（2）甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景．已知在常壓下有如下變化：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=a kJ/mol
②H₂O（g）═H₂O（l）△H=b kJ/mol
寫出液態(tài)甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=（a+4b）kJ/mol．
（3）已知：HCN（aq）與NaOH（aq）反應的焓變△H=-12.1kJ•mol^-1； HCl（aq）與NaOH（aq）反應的焓變△H=-55.6kJ•mol^-1．則HCN在水溶液中電離的焓變△H等于+43.5kJ•mol^-1．
（4）已知：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（1）△H=-285.83kJ•mol^-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-282.9kJ•mol^-1；
若氫氣與一氧化碳的混合氣體完全燃燒可生成5.4g H₂O（l），并放出114.3kJ的熱量，則混合氣中CO的物質的量為0.1mol（計算結果保留一位小數）

Answer 1

分析 （1）化學反應的焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和計算；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=a kJ/mol
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=b kJ/mol
①+②×4得到液態(tài)甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式；
（3）①HCN（aq）?H⁺（aq）+CN^-（aq）△H₁，
②H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（l）△H₂=-55.6kJ•mol^-1，
③NaOH（aq）+HCN（aq）=NaCN（aq）+H₂O（l），△H₃=-12.1kJ•mol^-1，
蓋斯定律計算①+②=③；
（4）根據生成水的質量，利用2H₂+O₂═2H₂O（l）可計算氫氣的物質的量，再利用混合氣體燃燒放出的熱量與氫氣燃燒放出的熱量來計算CO燃燒放出的熱量，最后利用熱化學反應方程式來計算CO的物質的量．

解答 解：（1）N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1，化學反應的焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和，所以得到-93KJ/mol=945KJ/mol+3×436KJ/mol-6×a，解得a=391KJ/mol；
故答案為：391；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=a kJ/mol
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=b kJ/mol
①+②×4得到液態(tài)甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=（a+4b） kJ/mol；
故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=（a+4b） kJ/mol；
（3）①HCN（aq）?H⁺（aq）+CN^-（aq）△H₁，
②H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂O（l）△H₂=-55.6kJ•mol^-1，
③NaOH（aq）+HCN（aq）=NaCN（aq）+H₂O（l），△H₃=-12.1kJ•mol^-1，
蓋斯定律計算①+②=③，△H₁+△H₂=△H₃，△H₁=+43.5kJ•mol^-1，
故答案為：+43.5kJ•mol^-1；
（4）水的物質的量為：$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，
由2H₂+O₂═2H₂O可知，n（H₂）=n（H₂O）=0.3mol，
由H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.83kJ•mol^-1可知，0.3molH₂燃燒放出的熱量為：285.83kJ/mol×0.3mol=85.749kJ，
則CO燃燒放出的熱量為：114.03kJ-85.749kJ=28.281kJ，
設混合氣體中CO的物質的量為x，則
 2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-565.8kJ•mol^-1
  2                                                   565.8kJ
  x                                                    28.281kJ
解得：x=0.1mol，
即原混合氣體中CO的物質的量為0.1mol，
故答案為：0.1mol．

點評 本題考查化學反應能量變化，熱化學方程式娥蓋斯定律的計算應用，為高考常見題型和高頻考點，側重于學生的分析能力和電化學知識的綜合運用，注意把握蓋斯定律計算和熱化學方程式書寫為解答該題的關鍵，題目難度中等．