Question

20．化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)由斷裂舊化學(xué)鍵吸熱和形成新化學(xué)鍵放熱兩個(gè)相反的過(guò)程構(gòu)成的統(tǒng)一整體，在舊鍵斷裂和新鍵形成的過(guò)程中一般認(rèn)為存在著一個(gè)臨界的過(guò)渡狀態(tài)．化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收的熱量，叫做反應(yīng)熱．在恒壓條件下，它等于反應(yīng)前后體系的焓變，用符號(hào)△H表示．試看圖回答下列各題：
（1）如圖Ⅰ所示是NO₂和CO反應(yīng)生成CO₂和NO過(guò)程中能量變化示意圖，由圖可知該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-234 kJ•mol^-1．若加入催化劑只能改變反應(yīng)達(dá)到過(guò)渡態(tài)所需的能量（如使圖Ⅰ中E₁和E₂的值減�。┑珜�(duì)反應(yīng)物和生成物本身的能量和狀態(tài)無(wú)影響，則△H的值將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）；
（2）如圖Ⅱ表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲生成氫化物時(shí)的焓變數(shù)據(jù)，根據(jù)焓變數(shù)據(jù)分析可知b代表Se元素．上述氫化物中穩(wěn)定性最強(qiáng)的是H₂O（填“化學(xué)式”，下同），氫化物的沸點(diǎn)由高到低的順序?yàn)镠₂O＞H₂Te＞H₂Se＞H₂S；
（3）已知：向足量H₂SO₄溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液，放出的熱量是5.0kJ．如果向足量Ba（OH）₂溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 HCl溶液時(shí)，放出的熱量為2.2kJ．則Na₂SO₄溶液與BaCl₂溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為SO₄^2-（aq）+Ba²⁺（aq）=BaSO₄（s）△H=-15 kJ•mol^-1；
（4）已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1，H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1．由此可知，在等溫下蒸發(fā)54g液態(tài)水需吸收132kJ的熱量．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO放出熱量234kJ；加入催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能，但是不改變反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量；
（2）非金屬元素氫化物的穩(wěn)定性與生成1mol氫化物時(shí)的△H的關(guān)系為：根據(jù)元素周期律，同一主族元素非金屬性越強(qiáng)，生成氣態(tài)氫化物越容易，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定；而根據(jù)熱力學(xué)，能量越低越穩(wěn)定．a(chǎn)、b、c、d依次為H₂Te、H₂Se、H₂S、H₂O，據(jù)此解答即可；
（3）向H₂SO₄溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液反應(yīng)涉及的離子方程式有Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s），H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），向足量Ba（OH）₂溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 HCl溶液時(shí)，反應(yīng)涉及的離子方程式為H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），Na₂SO₄溶液與BaCl₂溶液反應(yīng)的離子方程式為Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s），從能量守恒的角度解答；
（4）利用蓋斯定律計(jì)算即可．

解答 解：（1）由圖可知，1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成CO₂和NO放出熱量=368-134=234kJ，加入催化劑能降低反應(yīng)所需的活化能，則E₁和E₂都減小，催化劑不能改變反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量之差，即反應(yīng)熱不改變，所以催化劑對(duì)反應(yīng)熱無(wú)影響，故答案為：-234 kJ•mol^-1；不變；
（2）非金屬元素氫化物的穩(wěn)定性與生成1mol氫化物時(shí)的△H的關(guān)系為：根據(jù)元素周期律，同一主族元素非金屬性越強(qiáng)，生成氣態(tài)氫化物越容易，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定；而根據(jù)熱力學(xué)，能量越低越穩(wěn)定．a(chǎn)、b、c、d依次為H₂Te、H₂Se、H₂S、H₂O，由于水中存在氫鍵，故水的沸點(diǎn)最高，故答案為：Se；H₂O；H₂O＞H₂Te＞H₂Se＞H₂S；
（3）100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂的物質(zhì)的量為0.04mol，向H₂SO₄溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液反應(yīng)涉及的離子方程式有Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s），H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），100mL 0.4mol•L^-1 HCl的物質(zhì)的量為0.04mol，反應(yīng)涉及的離子方程式為H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），根據(jù)放出的熱量為2.2kJ，
可知H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l）△H=-$\frac{2.2kJ}{0.04mol}$=-55kJ•mol^-1，
設(shè)Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）△H=-QkJ•mol^-1，
則0.04Q+0.08mol×55kJ•mol^-1=5.0kJ，解之得Q=15，
所以Na₂SO₄溶液與BaCl₂溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）△H=-15kJ•mol^-1，
故答案為：BSO₄^2-（aq）+Ba²⁺（aq）=BaSO₄（s）△H=-15 kJ•mol^-1；
（或?qū)懗桑篘a₂SO₄（aq）+BaCl₂（aq）=BaSO₄（s）+2NaCl（aq）△H=-15 kJ•mol^-1 ）
（4）①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1，
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）的△H=-285.8kJ•mol^-1，
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①-②×2得到：2H₂O（l）═2H₂O（g）△H=88KJ/mol；
H₂O（l）═H₂O（g）△H=44KJ/mol；
蒸發(fā)54g液態(tài)水物質(zhì)的量=$\frac{54g}{18g/mol}$=3mol，需吸收的熱量3mol×44KJ/mol=132kJ，故答案為：132．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查的是吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)圖象分析、蓋斯定律的應(yīng)用、元素周期律的應(yīng)用等，綜合性較強(qiáng)，有一定難度．