Question

【題目】化學熱力學是物理化學的重要分支。請根據(jù)所學知識回答下列問題：

(1)最新報道：科學家首次用X射線激光技術觀察到CO與O在催化劑表面形成化學鍵的過程。反應過程的示意圖如下：

①CO和O生成CO2是______反應(填吸熱或放熱)

②狀態(tài)Ⅲ生成的分子含有____(填極性鍵或非極性鍵)，該分子的電子式____

(2)已知一定條件下合成氨反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.0 kJ·mol-1，相同條件下將1 mol N2和3 mol H2放在一密閉容器中充分反應，測得反應放出的熱量(假定熱量無損失)________92.0 kJ。(填=、>或<)

(3)同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，在光照和點燃條件下的ΔH(化學計量數(shù)相同)分別為ΔH1、ΔH2，則ΔH1________ΔH2。(填=、>或<)

(4)用O2將HCl轉化為Cl2，可提高效益，減少污染，傳統(tǒng)上該轉化通過如圖所示的催化劑循環(huán)實現(xiàn)，

反應①為2HCl(g) + CuO(s) =H2O(g)+CuCl2(g) △H1

反應②生成1molCl2(g)的反應熱為△H2

則總反應的熱化學方程式為_______, (反應熱用△H1和△H2表示)。

(5)已知25℃，101kPa時：4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1648kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393kJ/mol

2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) ΔH=-1480kJ/mol

FeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的ΔH=________

(6)乙苯催化脫氫制苯乙烯反應：(g)(g)+H2(g)

已知：

化學鍵	C－H	C－C	C＝C	H－H
鍵能/kJ·mol-1	412	348	612	436

計算上述反應的△H＝________ 。

Answer 1

【答案】放熱 極性鍵 < = 2HCl(g)+O2(g)=Cl2(g)+H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH2 -260 kJ/mol +124 kJ/mol

【解析】

(1)根據(jù)反應物和生成物的能量高低判斷；

(2)根據(jù)可逆反應特點考慮；

(3)焓變與反應條件無關，只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關；

(4)根據(jù)蓋斯定律計算反應熱并寫出熱化學方程式；

(5)根據(jù)蓋斯定律計算反應熱；

(6)反應熱=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和

(1)①由圖可知反應物總能量大于生成物總能量，為放熱反應，答案為：放熱；

②根據(jù)圖示中原子的變化可知反應最后生成的是CO2，在CO2中C原子和O原子之間通過共用電子對形成極性共價鍵，C原子與每個O原子形成兩個共用電子對，所有原子都達到8電子穩(wěn)定結構，CO2電子式為：，答案為：極性鍵；；

(2)合成氨反應是可逆反應，相同條件下將相同條件下1 mol N2和3 mol H2不能完全反應生成2 molNH3，所以放熱小于92.0 kJ，答案為：< ；

(3)反應焓變與起始物質能量和終了物質能量差有關，與反應條件無關，同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點燃條件下的ΔH相同，答案為：=；

(4)反應①為：2HCl(g) + CuO(s) =H2O(g)+CuCl2(s) △H1，反應②生成1molCl2(g)的反應熱為△H2，由圖示可知反應②為：CuCl2(s)+O2(g)= CuO(s) +Cl2(g) △H2，根據(jù)蓋斯定律①+②可得總反應的熱化學方程式：2HCl(g)+O2(g)=Cl2(g)+H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH2；

(5)已知：①4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1648kJ/mol

②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393kJ/mol

③2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) ΔH=-1480kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，①-③2+②4可得熱化學方程式：4FeCO3(s) +O2(g)=2Fe2O3(s) +4CO2(g) ，所以FeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的ΔH=-1648kJ/mol-2(-1480kJ/mol)+4(-393kJ/mol)=-260 kJ/mol，答案為：-260 kJ/mol；

(6)反應熱=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和，由反應中有機物的結構可知，應是—CH2CH3中鍵能與—CH=CH2、H2總鍵能之差，所以ΔH=(5412+348-3412-612-436) kJ/mol=+124 kJ/mol。