Question

【題目】Ⅰ.(1)磷是地殼中含量較為豐富的非金屬元素，主要以難溶于水的磷酸鹽如Ca3(PO4)2等形式存在。它的單質(zhì)和化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著重要的應(yīng)用。

白磷(P4)可由Ca3(PO4)2焦炭和SiO2在一定條件下反應(yīng)獲得。相關(guān)熱化學方程式如下：

2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3359.26 kJ·mol-1

CaO(s)+SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1

寫出白磷(P4)由Ca3(PO4)2焦炭和SiO2在一定條件下反應(yīng)的熱化學方程式為： _____________。

(2)電子工業(yè)中清洗硅片上的SiO2(s)的反應(yīng)為SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(g) ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1 ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1，設(shè)ΔH和ΔS不隨溫度而變化，此反應(yīng)自發(fā)進行的溫度是_________

Ⅱ.(1)金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們在氧氣不足時燃燒生成一氧化碳，在氧氣充足時充分燃燒生成二氧化碳，反應(yīng)中放出的熱量如圖所示。

①在通常狀況下，金剛石和石墨相比較， __________(填“金剛石”或“石墨”)更穩(wěn)定，石墨的燃燒熱ΔH=___。

②12 g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36 g，該過程放出的熱量為 __________。

(2)已知：N2O2分子中化學鍵的鍵能分別是946 kJ/mol497 kJ/mol。N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.0 kJ/mol。NO分子中化學鍵的鍵能為 _____________kJ/mol。

(3)綜合上述有關(guān)信息，請寫出用CO除去NO的熱化學方程式：__________________________ 。

Answer 1

【答案】2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1 T<1.24×103K 石墨 393.5 kJ·mol-1 252.0 kJ 631.5 2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1

【解析】

Ⅰ.（1）根據(jù)已知的熱化學方程式和蓋斯定律進行計算；

（2）如果ΔG=ΔH-TΔS<0，則該反應(yīng)能自發(fā)進行，據(jù)此計算溫度的范圍；

Ⅱ.（1）①由圖象分析，金剛石能量高于石墨，結(jié)合物質(zhì)的能量越低越穩(wěn)定，比較二者的穩(wěn)定性；石墨的燃燒熱是指1mol石墨完全燃燒生成二氧化碳所放出的熱量，結(jié)合圖像進行計算；

②先根據(jù)生成氣體的質(zhì)量判斷石墨燃燒的產(chǎn)物及其物質(zhì)的量，再結(jié)合熱化學方程式進行計算燃燒放出的熱量；

（2）根據(jù)△H=反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和計算NO分子中化學鍵的鍵能；；

（3）根據(jù)已知信息寫出熱化學方程式①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) △H=393.5 kJ/mol；②C(石墨，s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=110.5 kJ/mol；③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ/mol；再利用蓋斯定律寫出目標熱化學方程式。

Ⅰ.（1）已知白磷(P4)可由Ca3(PO4)2焦炭和SiO2在一定條件下反應(yīng)獲得，發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為：2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g)，已知熱化學方程式：①2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3359.26 kJ·mol-1；

②CaO(s)+SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1；則目標方程式可由①+②×6得到，ΔH=+3359.26 kJ·mol-1+(-89.61 kJ·mol-1)×6=+2821.6kJ·mol-1，則熱化學方程式為：2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1；

故答案為：2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1；

（2）如果ΔG=ΔH-TΔS<0，則該反應(yīng)能自發(fā)進行，已知ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1，ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1，所以，則此反應(yīng)自發(fā)進行的溫度是T<1.24×103K；

故答案為：T<1.24×103K；

Ⅱ.（1）①由圖象分析，金剛石能量高于石墨，能量越低越穩(wěn)定，所以石墨更穩(wěn)定；1mol石墨完全燃燒生成1mol二氧化碳放出的熱量為(110.5+283.0)kJ =393.5kJ，則石墨的燃燒熱為393.5 kJ·mol-1；

故答案為：石墨；393.5 kJ·mol-1；

②12g石墨物質(zhì)的量為1mol，在一定量空氣中燃燒，依據(jù)元素守恒，若生成二氧化碳，質(zhì)量為44g，若生成一氧化碳質(zhì)量為28g，生成氣體36g，28g<36g<44g，則生成的氣體為一氧化碳和二氧化碳的混合氣體，設(shè)一氧化碳物質(zhì)的量為x mol，二氧化碳物質(zhì)的量為(1x)mol，則可列方程式：28x+44(1x)=36，解得x=0.5mol，二氧化碳物質(zhì)的量為0.5mol；依據(jù)圖象分析，C(石墨，s)+O2(g)═CO2(g) △H=393.5kJmol1；C(石墨，s)+1/2O2(g)═CO(g) △H=110.5kJmol1；生成二氧化碳和一氧化碳混合氣體放出熱量=393.5kJmol1×0.5mol+110.5 kJmol1×0.5mol=252.0kJ；則12g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量為252.0kJ；

故答案為：252.0 kJ；

（2）△H=反應(yīng)物的鍵能總和生成物的鍵能總和，即946kJ/mol+497kJ/mol2E(NO)=180.0kJ/mol，解得，E(NO)=631.5kJ/mol，則NO分子中化學鍵的鍵能為631.5kJ/mol；

故答案為：631.5；

（3）已知①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) △H=393.5 kJ/mol；②C(石墨，s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=110.5 kJ/mol；③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ/mol；根據(jù)蓋斯定律可得：方程式①×2②×2③得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=746.0 kJ/mol；則用CO除去NO的熱化學方程式：2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1；

故答案為：2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1。