Question

20．化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)，常常伴有能量的變化．這種能量的變化常以熱能的形式表現(xiàn)出來(lái)，叫做反應(yīng)熱．由于反應(yīng)的情況不同，反應(yīng)熱可以分為許多種，如燃燒熱和中和熱，等等．
（1）下列△H表示物質(zhì)燃燒熱的是△H₄，△H₅；表示物質(zhì)中和熱的是△H₆．（填△H₁、△H₂ 和△H₃等）
A．2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₁；
B．C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H₂
C．CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃；
D．C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₄；
E．C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l）△H₅
F．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）△H₆
G．2NaOH（aq）+H₂SO₄（aq）═Na₂SO₄（aq）+2H₂O（l）；△H₇
（2）2.00gC₂H₂氣體完全燃燒生成液態(tài)水和CO₂，放出99.6kJ的熱量．寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：C₂H₂（g）+$\frac{5}{2}$O₂（g）=2CO₂（g）+H₂O（l）；△H=-1294.8 kJ/mol．
（3）充分燃燒一定量的丁烷放出的熱量大小為Q，生成的CO₂恰好與5mol/L100mL KOH溶液完全反應(yīng)．求燃燒1mol丁烷放出的熱量（設(shè)其數(shù)值為X）[8Q，16Q]．
（4）碳和碳的化合物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛，“低碳生活”已成潮流，清潔能源的開(kāi)發(fā)、煤的綜合利用等是實(shí)現(xiàn)“低碳生活”的重要途徑．甲烷是一種重要的清潔燃料，燃燒放出大量的熱，可直接作為能源用于人類(lèi)的生產(chǎn)和生活．
已知：①2CH₄（g）+3O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
則表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890KJ．mol^-1；
請(qǐng)從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)解釋甲烷燃燒放出熱量的原因：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物化學(xué)鍵的破壞需要吸收能量，而生產(chǎn)物化學(xué)鍵的形成要放出能量，當(dāng)化學(xué)鍵的破壞需要吸收能量小于化學(xué)鍵的形成要放出能量，反應(yīng)為放熱．或1mol CH₄與2mol O₂化學(xué)鍵的破壞需要吸收能量小于2CO mol與4 mol H₂O化學(xué)鍵的形成要放出能量，反應(yīng)為放熱．

Answer 1

分析 （1）燃燒熱指1mol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物的反應(yīng)熱，一般H→H₂O（l）、C→CO₂（g）、S→SO₂（g），中和熱指稀溶液中酸與堿反應(yīng)生成1molH₂O的反應(yīng)熱熱量；
（2）2.00g C₂H₂氣體完全燃燒生成液態(tài)水和CO₂氣體，放出99.6kJ的熱量，則1molC₂H₂氣體氣體完全燃燒放出的熱量為$\frac{1mol×26g/mol}{2g}$×99.6kJ=1294.8kJ；
（3）CO₂恰好與KOH溶液完全反應(yīng)生成正鹽為K₂CO₃或酸式鹽KHCO₃，根據(jù)n=cV計(jì)算KOH的物質(zhì)的量，根據(jù)鉀元素守恒計(jì)算n（K₂CO₃），n（KHCO₃），根據(jù)碳元素守恒由n（CO₂）=n（KHCO₃）=n（K₂CO₃），進(jìn)而計(jì)算丁烷的物質(zhì)的量，據(jù)此計(jì)算反應(yīng)放出熱量；
（4）燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，此時(shí)生成的水必須為液態(tài)，利用蓋斯定律來(lái)分析；化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的生成．

解答 解：（1）A．氫氣的物質(zhì)的量為2mol，反應(yīng)熱△H₁不能表示燃燒熱，
B．碳燃燒的生成物為CO，表示溫度的氧化物CO₂，反應(yīng)熱△H₂不能表示燃燒熱，
C．1mol甲烷完全燃燒，生成的水是氣態(tài)，不是穩(wěn)定的狀態(tài)，應(yīng)為液態(tài)水，故反應(yīng)熱△H₃不能表示燃燒熱，
D．C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₄中1molC完全燃燒生成二氧化碳，符合燃燒熱概念，反應(yīng)熱△H₄能表示燃燒熱，
E．C₆H₁₂O₆（s）+6O₂（g）═6CO₂（g）+6H₂O（l）△H₅中1molC₆H₁₂O₆完全燃燒生成二氧化碳與液態(tài)水，符合燃燒熱概念，反應(yīng)熱△H₅能表示燃燒熱，
F．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）△H₆中實(shí)質(zhì)是1mol氫離子與1mol氫氧根離子反應(yīng)生成1molH₂O，符合中和熱概念，反應(yīng)熱△H₆能表示中和熱，
G．反應(yīng)生成的水為2mol，反應(yīng)熱△H₇不能表示中和熱，
故答案為：△H₄、△H₅；△H₆；
（2）2.00g C₂H₂氣體完全燃燒生成液態(tài)水和CO₂氣體，放出99.6kJ的熱量，則1molC₂H₂氣體氣體完全燃燒放出的熱量為$\frac{1mol×26g/mol}{2g}$×99.6kJ=1294.8kJ，故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：C₂H₂（g）+$\frac{5}{2}$O₂（g）═2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1294.8kJ/mol，
故答案為：C₂H₂（g）+$\frac{5}{2}$O₂（g）═2CO₂（g）+H₂O（l）△H=-1294.8kJ/mol；
（3）KOH的物質(zhì)的量為0.1L×5mol/L=0.5mol，若生成碳酸鉀，根據(jù)鉀離子守恒，故n（K₂CO₃）=0.5mol×$\frac{1}{2}$=0.25mol，根據(jù)碳元素守恒由n（CO₂）=n（K₂CO₃）=0.25mol，根據(jù)碳元素守恒可知，丁烷的物質(zhì)的量為0.25mol×$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{16}$mol，即$\frac{1}{16}$mol丁烷放出的熱量大小為QkJ，故1mol丁烷完全燃燒放出的熱量為QkJ×$\frac{1mol}{\frac{1}{16mol}}$=16QkJ，若生成碳酸氫鉀，n（KHCO₃）=0.5mol，根據(jù)碳元素守恒由n（CO₂）=n（KHCO₃）=0.5mol，丁烷的物質(zhì)的量為0.5mol×$\frac{1}{4}$=$\frac{1}{8}$mol，放出的熱量大小為QkJ，1mol丁烷完全燃燒放出的熱量為QkJ×$\frac{1mol}{\frac{1}{8}mol}$=8QKJ，則燃燒1mol丁烷放出的熱量[8Q，16Q]
故答案為：[8Q，16Q]；
（4）燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量，此時(shí)生成的水必須為液態(tài)，已知：
①2CH₄（g）+3O₂（g）═2CO（g）+4H₂O（l）△H₁=-1214kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，將$\frac{①+②}{2}$可得：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=$\frac{（-1214KJ/mol）+（-566KJ/mol）}{2}$=-890KJ/mol，即甲烷的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890KJ/mol；
化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂和新鍵的生成，舊鍵的斷裂吸收能量，新鍵的形成放出能量，反應(yīng)放熱是因?yàn)樾纬尚骆I時(shí)放出的能量大于斷裂舊鍵時(shí)吸收的能量，或1mol CH₄與2mol O₂化學(xué)鍵的破壞需要吸收能量小于2CO mol與4 mol H₂O化學(xué)鍵的形成要放出能量，反應(yīng)為放熱；
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890KJ．mol^-1，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物化學(xué)鍵的破壞需要吸收能量，而生產(chǎn)物化學(xué)鍵的形成要放出能量，當(dāng)化學(xué)鍵的破壞需要吸收能量小于化學(xué)鍵的形成要放出能量，反應(yīng)為放熱．或1mol CH₄與2mol O₂化學(xué)鍵的破壞需要吸收能量小于2CO mol與4 mol H₂O化學(xué)鍵的形成要放出能量，反應(yīng)為放熱；

點(diǎn)評(píng) 本題考查燃燒熱與中和熱的概念、反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算、熱化學(xué)方程式的意義等，注意中和熱與燃燒熱概念的把握，題目難度中等．