Question

12．寫出下列反應的熱化學方程式．
（1）16g CH₄（g）與適量O₂（g）反應生成CO₂（g）和H₂O（l），放出890.3kJ熱量CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1
（2）在101kPa時，H₂在1mol O₂中完全燃燒生成2mol液態(tài)水，放出571.6kJ的熱量，寫出H₂燃燒熱的熱化學方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol
（3）1.00L 1.00mol/L硫酸與2.00L 1.00mol/L NaOH溶液完全反應，放出114.6kJ的熱量，表示其中和熱的熱化學方程式為$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3 kJ/mol
（4）已知拆開1mol H-H鍵，1mol N-H鍵，1mol N≡N鍵分別需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，則N₂（g）與H₂（g）反應生成NH₃（g）的熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1
（5）已知：①Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H₁=-25kJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H₂=-47kJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）△H₃=+19kJ/mol
請寫出CO還原FeO的熱化學方程式：FeO（s）+CO（g）═Fe（s）+CO₂（g），△H=-11KJ/mol
（6）在101kPa下，CH₄（g）、H₂（g）、C（s）的燃燒熱分別為890.3kJ/mol、285.8kJ/mol和393.5kJ/mol，則CH₄（g）分解為H₂（g）、C（s）的熱化學方程式CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+74.8kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）16g甲烷（CH₄）的物質(zhì)的量為1mol，燃燒時消耗2mol氧氣生成CO₂和液態(tài)水時放熱890.3kJ，書寫熱化學方程式時要標明物質(zhì)的聚集狀態(tài)；
（2）依據(jù)燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，依據(jù)熱化學方程式書寫方法寫出熱化學方程式，標注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應焓變；
（3）根據(jù)中和熱的概念：稀的強酸和強堿反應生成1mol水所放出的熱量求出中和熱以及中和熱的熱化學方程式；
（4）化學反應中，化學鍵斷裂吸收能量，形成新化學鍵放出能量，根據(jù)方程式計算分別吸收和放出的能量，以此計算反應熱并判斷吸熱還是放熱；
（5）①Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g），△H1=-25KJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g），△H2=-47KJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g），△H3=19KJ/mol
根據(jù)蓋斯定律將方程式變形（3×①-②-2×③）÷6得到；
（6）燃燒熱是指1mol純凈物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出的熱量，表示燃燒熱的熱化學方程式中可燃物為1mol，產(chǎn)物為穩(wěn)定氧化物．碳單質(zhì)、氫氣、甲烷的熱化學方程式分別為：
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol；
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
③CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式．

解答 解：（1）1mol甲烷完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱890.3KJ；故燃燒的熱化學方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ•mol^-1；
（2）在101kPa時，H₂在1mol O₂中完全燃燒生成2mol液態(tài)水，放出571.6kJ的熱量，則1molH₂在O₂中完全燃燒，生成1mol液態(tài)水，放出285.8kJ熱量，表示H₂燃燒熱的化學方程式為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
（3）1.00L 1.00mol/L H₂SO₄溶液與2.00L 1.00mol/L NaOH溶液完全反應，放出114.6kJ的熱量，即生成2mol水放出114.6kJ的熱量，則生成1mol水所放出的熱量即中和熱△H=-57.3kJ/mol，則中和熱的熱化學方程式：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3 kJ/mol，
故答案為：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）═$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3 kJ/mol；
（4）在反應N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）中，斷裂3molH-H鍵，1mol N三N鍵共吸收的能量為：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH₃，共形成6mol N-H鍵，放出的能量為：6×391kJ=2346kJ，吸收的熱量少，放出的熱量多，該反應為放熱反應，放出的熱量為：2346kJ-2254kJ=92kJ，所以N₂（g）與H₂（g）反應生成NH₃（g）的熱化學方程式為N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1；
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g）△H=-92kJ•mol^-1；
（5）①Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g），△H1=-25KJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g），△H2=-47KJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g），△H3=19KJ/mol
根據(jù)蓋斯定律將方程式變形（3×①-②-2×③）÷6得：
Fe（s）+CO（g）═Fe（s）+CO₂（g），
△H=（3×△H1-△H2-2×△H3）÷6=-11KJ/mol．
故答案為：FeO（s）+CO（g）═Fe（s）+CO₂（g），△H=-11KJ/mol；
（6）實驗測得碳單質(zhì)、氫氣、甲烷的燃燒熱（△H）分別為-393.5kJ/mol、-285.8kJ/mol、-890.3kJ/mol，則它們的熱化學反應方程式分別為：
①C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol；
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol；
③CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890.3kJ/mol；
根據(jù)蓋斯定律，由③-①-②×2得，CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）=，△H=（-890.3kJ/mol）-（-393.5kJ/mol）-（-285.8kJ/mol）×2=+74.8kJ/mol，
所以CH₄（g）分解為H₂（g）、C（s）的熱化學方程式為：CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+74.8kJ/mol；
故答案為：CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）△H=+74.8kJ/mol．

點評 本題主要考查了熱化學方程式的書寫及其蓋斯定律的應用，需要注意的有：物質(zhì)的狀態(tài)、反應熱的數(shù)值與單位，反應熱的數(shù)值與化學方程式前面的系數(shù)成正比．同時還考查了反應熱的計算，題目難度不大，注意把握從鍵能的角度計算反應熱的方法．