Question

17．針對化學反應中的能量變化解決下列問題．
（1）測定稀硫酸和稀氫氧化鈉中和熱（中和熱為57.3kJ•mol^-1）的實驗裝置如圖1所示．某興趣小組的實驗數(shù)值結果小于57.3kJ•mol^-1，原因可能是acd （填字母）．
a．實驗裝置保溫、隔熱效果差
b．讀取混合液的最高溫度記為終點溫度
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中
d．用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后未洗滌，直接測定H₂SO₄溶液的溫度2
（2）今有如下兩個熱化學方程式：則a＞b（填“＞”、“=”或“＜”）．
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₁=a kJ•mol^-1?
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1?
（3）同素異形體相互轉化的反應熱相當小而且轉化速率較慢，有時還很不完全，測定反應熱很困難．現(xiàn)在可根據(jù)蓋斯提出的“不管化學過程是一步完成或分幾步完成，這個總過程的熱效應是相同的”觀點來計算反應熱．已知：
P₄（白磷，s）+5O₂（g）=P₄O₁₀（s）△H=-2983.2kJ•mol^-1   ①
P（紅磷，s）+5/4O₂（g）=1/4P₄O₁₀（s）△H=-738.5kJ•mol^-1     ②
則白磷轉化為紅磷的熱化學方程式為P₄（白磷，s）═4P（紅磷，s）△H=-29.2kJ•mol^-1．相同狀況下，能量狀態(tài)較低的是紅磷；白磷的穩(wěn)定性比紅磷低（填“高”或“低”）．
（4）用Cl₂生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl．利用反應A，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用．
反應A：4HCl+O₂$?_{400℃}^{CuO/CuCl_{2}}$2Cl₂+2H₂O
已知：Ⅰ．此條件下反應A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的熱量．
Ⅱ．①寫出此條件下，反應A的熱化學方程式4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1．
②見圖2，斷開1molH-O鍵與斷開1mol H-Cl鍵所需能量相差約為31.9kJ，H₂O中H-O鍵比HCl中HCl鍵（填“強”或“弱”）強．

Answer 1

分析 （1）a．裝置保溫、隔熱效果差，會損失熱量，測得的熱量偏�。�
b．反應后最高溫度記為終點溫度；
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中，會損失熱量，測得的熱量偏��；
d．溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接插入稀H₂SO₄測溫度，硫酸的起始溫度偏高．
（2）兩個熱化學方程式的區(qū)別在于物質的聚集狀態(tài)不同，固體→液體→氣體的過程為吸熱過程，反之為放熱過程；
（3）利用蓋斯定律可以解答；物質的能量越低，越穩(wěn)定；
（3）①反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，依據(jù)熱化學方程式書寫方法，標注物質聚集狀態(tài)和對應焓變寫出熱化學方程式；
②依據(jù)反應A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，焓變=反應物斷鍵吸收熱量-生成物形成化學鍵放出熱量計算；鍵能越大，越穩(wěn)定；

解答 解：（1）a．裝置保溫、隔熱效果差，會損失熱量，測得的熱量偏小，中和熱的數(shù)值偏小，故a正確；
b．反應后最高溫度記為終點溫度，故b錯誤；
c．盡量一次快速將NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中，不允許分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中，否則會引起熱量散失，中和熱的數(shù)值偏小，故c正確；
d．溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接插入稀H₂SO₄測溫度，由于溫度計上會有氫氧化鈉，氫氧化鈉與硫酸反應放熱，導致硫酸的起始溫度偏高，中和熱的數(shù)值偏小，故d正確．
故答案為：acd；
（2）a與b相比較，由于氣體變成液體放熱，則b反應放出的熱量比a多，由于a，b都是負值，則a＞b，故答案為：＞；
（3）P₄（白磷，s）+5O₂（g）=P₄O₁₀（s）△H=-2983.2kJ•mol^-1 ①
P（紅磷，s）+5/4O₂（g）=1/4P₄O₁₀（s）△H=-738.5kJ•mol^-1 ②
據(jù)蓋斯定律，①-②×4可得：P₄（白磷，s）═4P（紅磷，s）△H=-29.2kJ•mol^-1
從上面的熱化學方程式可見，相同狀況下，白磷比紅磷能量高；因為能量越低越穩(wěn)定，所以紅磷比白磷穩(wěn)定．
故答案為：P₄（白磷，s）═4P（紅磷，s）△H=-29.2kJ•mol^-1；紅磷；低；
（3）①依據(jù)反應A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的熱量，反應的熱化學方程式為：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1；
故答案為：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1；
②焓變△H=反應物斷鍵吸收熱量-生成物形成化學鍵放出熱量，由4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1，可得：4×E（H-Cl）+498-[243×2+4×E（H-O）]=-115.6，得到4×E（H-O）-4×E（H-Cl）=498-486+115.6=127.6，E（H-O）-E（H-Cl）=31.9；H₂O中H-O鍵的鍵能大于比HCl中HCl鍵的鍵能，所以H₂O中H-O鍵比HCl中HCl鍵強；
故答案為：31.9；強；

點評 本題考查了中熱熱的測定、蓋斯定律的運用、物質的穩(wěn)定性與能量的關系、熱化學方程式書寫，化學鍵鍵能和焓變關系計算，題目難度中等，答題時注意體會．