Question

16．2007年10月24日我國(guó)自主研發(fā)的第一顆月球探測(cè)衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”的成功發(fā)射，“嫦娥一號(hào)”三級(jí)火箭所用的燃料是高性能、高純度的液氫燃料和液氧氧化劑，氫氣不僅是一種高能燃料，也是一種可再生的綠色能源．
（1）實(shí)驗(yàn)測(cè)得1mol H₂與1mol Cl₂完全反應(yīng)生成氣態(tài)HCl放出184.6kJ的熱量，又知1mol H₂分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436kJ的能量，1mol Cl₂分子中化學(xué)鍵斷裂需要吸收243kJ的能量，則1mol HCl（g）分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收431.8kJ的能量．
（2）已知2H₂O（g）═2H₂（g）+O₂（g）；△H=+483.6kJ/mol
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）；△H=+67.8kJ/mol
3H₂（g）+N₂（g）═2NH₃（g）；△H=-92.0kJ/mol
則1mol NH₃（g） 燃燒生成NO₂（g）和H₂O（g）的反應(yīng)熱△H=-282.8kJ/mol
（3）某化學(xué)家根據(jù)“原子經(jīng)濟(jì)”的思想，設(shè)計(jì)了如下制備H₂的反應(yīng)步驟：
①CaBr₂+H₂O$\frac{\underline{\;250℃\;}}{\;}$CaO+2HBr
②2HBr+Hg$\frac{\underline{\;100℃\;}}{\;}$HgBr₂+H₂
③HgBr₂+CaO$\frac{\underline{\;250℃\;}}{\;}$HgO+CaBr₂
④2HgO $\frac{\underline{\;250℃\;}}{\;}$2Hg+O₂↑
請(qǐng)你根據(jù)“原子經(jīng)濟(jì)”的思想完成上述步驟③的化學(xué)方程式：HgBr₂+CaO$\frac{\underline{\;250℃\;}}{\;}$HgO+CaBr₂．請(qǐng)根據(jù)“綠色化學(xué)”的思想評(píng)估該方法制H₂的主要缺點(diǎn)：循環(huán)過(guò)程需要很高的能量，且使用重金屬汞，產(chǎn)生污染．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)反應(yīng)焓變=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和計(jì)算；
（2）依據(jù)熱化學(xué)方程式，①2H₂O（g）═2H₂（g）+O₂（g）△H=+483.6kJ/mol
②N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂ △H=+67.8kJ/mol
③3H₂（g）+N₂（g）═2NH₃（g）△H=-92.0kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式為[（②-③）×2-①×3]×$\frac{1}{4}$計(jì)算得到；
（3）根據(jù)原子經(jīng)濟(jì)分析，反應(yīng)是原材料分子中的原子全部轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)零排放；

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)測(cè)得1mol H₂與1mol Cl₂完全反應(yīng)放出184.6kJ的熱量，又知1mol H₂分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收436kJ的能量，1mol Cl₂分子中化學(xué)鍵斷裂需要吸收243kJ的能量，1mol HCl分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收能量x，反應(yīng)焓變=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和，-184.6KJ/mol=436KJ/mol+243KJ/mol-2x，x=431.8KJ/mol
則1mol HCl分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需要吸收431.8kJ，
故答案為：431.8kJ；
（2）①2H₂O（g）═2H₂（g）+O₂（g）；△H=+483.6kJ/mol
②N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂；△H=+67.8kJ/mol
③3H₂（g）+N₂（g）═2NH₃（g）；△H=-92.0kJ/mol
[（②-③）×2-①×3]×$\frac{1}{4}$得到NH₃（g）+$\frac{7}{4}$O₂（g）═NO₂ +$\frac{3}{2}$H₂O（g）△H=-282.8kJ/mol；
則1mol NH₃（g）燃燒生成NO₂（g）和H₂O（g）的反應(yīng)熱△H=-282.8kJ/mol；
故答案為：-282.8kJ/mol；
（3）理想的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)是原材料分子中的原子全部轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)零排放．原子利用率是指反應(yīng)物中的所有原子進(jìn)入期望產(chǎn)物中的百分比，綠色化學(xué)的特征之一是提高原子用率，盡量達(dá)到100%，根據(jù)原子經(jīng)濟(jì)，可知最終反應(yīng)為：2H₂O═2H₂↑+O₂↑，根據(jù)蓋斯定律將（①+②+③）×2+④，可知反應(yīng)③為HgBr₂+CaO$\frac{\underline{\;250℃\;}}{\;}$HgO+CaBr₂；該方法中需要750℃，消耗能量高，且有重金屬污染，
故答案為：HgBr₂+CaO$\frac{\underline{\;250℃\;}}{\;}$HgO+CaBr₂；循環(huán)過(guò)程需要很高的能量，且使用重金屬汞，產(chǎn)生污染．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方法和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，注意利用鍵能計(jì)算焓變的方法，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．