Question

7．為解決能源短缺問題，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)合理利用化學(xué)能．
（1）25℃，1.01×10⁵ Pa時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得，4g氫氣在O₂中完全燃燒生成液態(tài)水，放出572kJ的熱量，則表示H₂的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-286kJ/mol．
（2）如圖是某筆記本電腦使用的甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖．放電時(shí)甲醇應(yīng)從a處通入（填“a”或“b”），電池內(nèi)部H⁺向右（填“左”或“右”）移動(dòng)．寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)式2CH₃OH+2H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺．正極的電極反應(yīng)式3O₂+12e^-+12H⁺═6H₂O．
（3）從化學(xué)鍵的角度分析，化學(xué)反應(yīng)的過程就是反應(yīng)物的化學(xué)鍵的破壞和生成物的化學(xué)鍵的形成過程．
已知：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1．
試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算a的數(shù)值391．

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

當(dāng)可逆反應(yīng)中凈生成N-H物質(zhì)的量為2mol 時(shí)，反應(yīng)放熱31KJ．
（4）已知：C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1①
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1②
2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1③
根據(jù)蓋斯定律，計(jì)算反應(yīng)2C（s，石墨）+H₂（g）═C₂H₂（g）的△H=+226.7kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量；根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算1mol氫氣完全燃燒放出的熱量，結(jié)合熱化學(xué)方程式的書寫方法寫出熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)電子流向可知a為負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，b為正極發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中陽離子移向正極；
（3）根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能求算；根據(jù)熱化學(xué)方程式計(jì)算當(dāng)可逆反應(yīng)中凈生成N-H物質(zhì)的量為2mol 時(shí)，反應(yīng)放出的熱量；
（4）①C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-2599kJ•mol^-1
利用蓋斯定律將①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$計(jì)算反應(yīng)熱．

解答 解：（1）4g氫氣即2mol在O₂中完全燃燒生成液態(tài)水，放出572kJ的熱量，則1mol氫氣在氧氣中燃燒生成液態(tài)水，放出286kJ的熱量，則表示H₂的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-286 kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-286 kJ/mol；
（2）原電池中電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，根據(jù)電子流向可知a電極為負(fù)極，甲醇在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2CH₃OH+2H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺，b為正極，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為3O₂+12e^-+12H⁺═6H₂O，氫離子移向正極右側(cè)，
故答案為：a；右；2CH₃OH+2H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；3O₂+12e^-+12H⁺═6H₂O；
（3）N₂（g）+3H₂（g）???2NH₃（g）△H=945kJ•mol^-1+436kJ•mol^-1×3-akJ•mol^-1×6=-93kJ•mol^-1，a=391 kJ•mol^-1，當(dāng)可逆反應(yīng)中凈生成N-H物質(zhì)的量為2mol 時(shí)，即生成$\frac{2}{3}$molNH₃，所以反應(yīng)放熱為$\frac{2}{3}$×$\frac{1}{2}$×93=31KJ，故答案為：391；31KJ；
（4）①C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-2599kJ•mol^-1
利用蓋斯定律將①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$可得：
2C（s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g）△H=（-393.5kJ/mol）×2+$\frac{1}{2}$×（-571.6kJ/mol）-$\frac{1}{2}$×（-2599 kJ/mol）=+226.7kJ•mol^-1，
故答案為：+226.7kJ•mol^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、原電池原理以及電極反應(yīng)式的書寫、據(jù)鍵能計(jì)算焓變、蓋斯定律的應(yīng)用，題目難度不大．