Question

20．25℃101KPa，將1molCH₄與一定量的O₂混合后，充入一密閉絕熱容器內(nèi)，在連續(xù)電火花的作用下反應(yīng)，恢復(fù)至原狀況放出QkJ熱量，容器內(nèi)無CH₄和O₂剩余，裝置內(nèi)氣體全部通入足量的堿石灰后，剩余bmol氣體．則：
（1）反應(yīng)開始時(shí)CH₄與O₂的物質(zhì)的量之比為2：（4-b）
（2）若已知 C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-m kJ/molCO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂=+n kJ/mol，則CO的燃燒熱為-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol．表示CH₄燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{b（n+m）}{2}$+Q）KJ/mol．

Answer 1

分析 （1）由題意可知，剩余氣體為CO物質(zhì)的量為 b mol，利用方程式CH₄+2O₂=2H₂O+CO₂，CH₄+$\frac{3}{2}$O₂=2H₂0+C0，列出方程組解答；
（2）利用熱化學(xué)方程式根據(jù)蓋斯定律求出CO的燃燒熱；根據(jù)題意，由元素守恒可得：1mol甲烷與一定量氧氣反應(yīng)除生成二氧化碳外，還生成bmol的CO氣體，所以甲烷部分燃燒的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+（2-b/2）O₂（g）=bCO（g）+（1-b）CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-QKJ/mol ①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-m kJ/mol  ②
CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂=+n kJ/mol ③
$\frac{②-③}{2}$得：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol④
則①+④×b，得CH₄完全燃燒的熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）剩余氣體為CO物質(zhì)的量為bmol
于是有：CH₄+2O₂ =2H₂O+CO₂
      1-b mol 2（1-b）mol 
        CH₄ +$\frac{3}{2}$O₂=2H₂0+C0
        bmol    $\frac{3}{2}$b mol        b mol
那么反應(yīng)開始時(shí)CH4與O2的物質(zhì)的量之比為：1：[2（1-b）mol+3/2 b mol]=2：（4-b）；
故答案為：2：（4-b）
（2）C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-m kJ/mol  ②
CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂=+n kJ/mol ③
$\frac{②-③}{2}$得：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol
所以CO的燃燒熱△H為-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol；
根據(jù)題意，由元素守恒可得：1mol甲烷與一定量氧氣反應(yīng)除生成二氧化碳外，還生成bmol的CO氣體，所以甲烷部分燃燒的熱化學(xué)方程式為：
CH₄（g）+（2-b/2）O₂（g）=bCO（g）+（1-b）CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-QKJ/mol ①
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-m kJ/mol  ②
CO₂（g）+C（s）=2CO（g）△H₂=+n kJ/mol ③
$\frac{②-③}{2}$得：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol④
則①+④×b，得CH₄完全燃燒的熱化學(xué)方程式：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{b（n+m）}{2}$+Q）KJ/mol；
故答案為：△H=-$\frac{（n+m）}{2}$KJ/mol；CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-（$\frac{b（n+m）}{2}$+Q）KJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算，難度較大，對(duì)已知熱化學(xué)方程式進(jìn)行變形是解題的關(guān)鍵．