8.已知1mol CO氣體完全燃燒生成CO2氣體,放出283kJ熱量,1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出286kJ熱量,1mol CH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水放出890kJ熱量
(1)寫出H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(l)△H=-286kJ•mol-1
(2)若1mol CH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和水蒸汽,放出熱量<890kJ(填“=”、“>””<”)
(3)若將a mol CH4,CO,H2混合氣體完全燃燒,生成CO2氣體和水蒸汽,則放出熱量(Q)的取值范圍是283akJ<Q<890akJ.
(4)若將a mol CH4,CO,H2混合氣體完全燃燒,生成CO2氣體和水蒸汽,且CO2和H2O物質(zhì)的量相等,則放出熱量(Q)的取值范圍是284.5a kJ<Q<586.5a kJ.
(5)用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機(jī)物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HC1.利用反應(yīng)A,可實(shí)現(xiàn)氯的循環(huán)利用.反應(yīng)A:4HCl+O2$\frac{\underline{\;CuO/CuCl_{2}\;}}{400℃}$2Cl2+2H2O
已知:Ⅰ反應(yīng)A中,4mol HCl被氧化,放出115.6kJ的熱量.

①H2O的電子式是
②反應(yīng)A的熱化學(xué)方程式是4HCl(g)+O2(g)?2Cl2(g)+2H2O(g)△H=-115.6 KJ/mol.
③斷開1mol H-O 鍵與斷開 1mol H-Cl 鍵所需能量相差約為32kJ,H2O中H-O 鍵比HCl中H-Cl鍵(填“強(qiáng)”或“弱”)強(qiáng).
④對于反應(yīng)A,圖1是4種投料比[n(HCl):n(O2),分別為1:1、2:1、4:1、6:1下,反應(yīng)溫度對HCl平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線.

ⅰ曲線b對應(yīng)的投料比是4:1.
ⅱ投料比為2:1、溫度為400℃時,平衡混合氣中Cl2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是30.8%.
(6)物質(zhì)(t-BuNO)2在正庚烷溶劑中發(fā)生如下反應(yīng):(t-BuNO)2?2(t-BuNO).
實(shí)驗(yàn)測得該反應(yīng)的△H=+50.5kJ•mol-1,活化能Ea=90.4kJ•mol-1.下列能量關(guān)系圖(圖2)合理的是D.該反應(yīng)的△S>0(填“>”、“<”或“=”).在較高填“較高”或“較低”)溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行.

分析 (1)依據(jù)1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水放出286KJ熱量寫出熱化學(xué)方程式,標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)焓變;
(2)根據(jù)不同聚集狀態(tài)的水的能量不同,進(jìn)行判斷1molCH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和水蒸氣放出的熱量;
(3)利用極限法計(jì)算;
(4)CO2氣體和水的物質(zhì)的量相等,利用討論法計(jì)算;
(5)①共價化合物的電子式由對應(yīng)原子的電子式組成,并要表示出兩原子之間的共用電子對情況;
②反應(yīng)A中,4mol HCl被氧化,放出115.6kJ的熱量,依據(jù)熱化學(xué)方程式書寫方法,標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)焓變寫出;
③反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物的總鍵能,據(jù)此計(jì)算H-O鍵與H-Cl鍵的鍵能差,進(jìn)而計(jì)算斷開1mol H-O鍵與斷開1mol H-Cl鍵所需能量差;
④ⅰ在其他條件不變時,O2的量越大,HCl的轉(zhuǎn)化率越大;
ⅱ依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算得到;
(6)由實(shí)驗(yàn)測得該反應(yīng)的△H=+50.5 kJ•mol-1,可知該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量,又依據(jù)活化能Ea=90.4 kJ•mol-1,Ea-△H<50.5kJ•mol-1;
由于該反應(yīng)是一個分解反應(yīng),所以是一個混亂度增加(熵增)的反應(yīng),△S>0;而該反應(yīng)又是一個吸熱反應(yīng),△H>0,結(jié)合△G=△H-T△S判斷.

解答 解:(1)1molH2在O2中完全燃燒,生成1mol液態(tài)水,放出286kJ熱量,表示H2燃燒熱的化學(xué)方程式為:H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(l)△H=-286kJ•mol-1,
故答案為:H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=H2O(l)△H=-286kJ•mol-1;
(2)水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時要放出熱量,由于1mol CH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和液態(tài)水放出890KJ熱量,則1mol CH4氣體完全燃燒生成CO2氣體和水蒸氣,放出的熱量小于890kJ,
故答案為:<;
(3)amol全部是CO,放出熱量為283a kJ;
同理,amol全部是CH4,放出熱量為890a kJ;amol全部是H2,放出熱量為286a kJ;
故將將amol CH4、CO和H2的混合氣體完全燃燒生成氣體和液態(tài)水,放出熱量Q的取值范圍是:283a kJ<Q<890akJ.
故答案為:283akJ<Q<890akJ;
(4)生成的CO2和液態(tài)H2O的物質(zhì)的量相等,還用假設(shè)分析,有以下幾種可能
①若無CO,生成的CO2和液態(tài)H2O的物質(zhì)的量不相等,故不合題意
②若無H2,可能是CO和CH4各為$\frac{a}{2}$mol,
放出的熱量(Q)=$\frac{a}{2}$×(283+890)=586.5a kJ,
③若無CH4,可能是CO和H2各為$\frac{a}{2}$mol,
放出的熱量(Q)=$\frac{a}{2}$×(283+286)=284.5a kJ,
若無兩種氣體均不可能,
所以放出的熱量(Q)的取值范圍為:284.5a kJ<Q<586.5a kJ
故答案為:284.5a kJ<Q<586.5a kJ;
(5)①H2O是共價化合物,是由原子和氫原子形成共價鍵,電子式為,故答案為:
②依據(jù)反應(yīng)A中,4mol HCl被氧化,放出115.6kJ的熱量,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:4HCl(g)+O2(g)?2Cl2(g)+2H2O(g)△H=-115.6 KJ/mol,
故答案為:4HCl(g)+O2(g)?2Cl2(g)+2H2O(g)△H=-115.6 KJ/mol;
③E(H-O)、E(HCl)分別表示H-O鍵能、H-Cl鍵能,反應(yīng)A中,4mol HCl被氧化,放出115.6kJ的熱量,反應(yīng)熱△H=反應(yīng)物總鍵能-生成物的總鍵能,故:4×E(H-Cl)+498kJ/mol-[2×243kJ/mol+4×E(H-O)]=-115.6kJ/mol,整理得,4E(H-Cl)-4E(H-O)=-127.6kJ/mol,即E(H-O)-E(HCl)=31.9kJ/mol,
故斷開1mol H-O鍵與斷開1mol H-Cl鍵所需能量相差約為31.9kJ/mol×1mol=31.9kJ≈32kJ,所以H2O中H-O 鍵比HCl中H-Cl鍵強(qiáng);
故答案為:32;強(qiáng);
④ⅰ在其他條件不變時,O2的量越大,HCl的轉(zhuǎn)化率越大,由此可確定a為6:1,b為4:1,c為2:1,d為1:1,故答案為:4:1;
ⅱ由圖可讀出投料比為2:1、溫度為400℃時,HCl的轉(zhuǎn)化率為80%,設(shè)投入的HCl為2 mol,O2為1 mol,由此可建立三段式:
             4HCl+O2 =2Cl2+2H2O
n(起始)/mol  2    1    0    0
n(轉(zhuǎn)化)/mol 1.6  0.4   0.8  0.8
n(平恒)/mol 0.4  0.6   0.8  0.8 
所以平衡混合氣中Cl2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.8mol}{0.4mol+0.6mol+0.8mol+0.8mol}$×100%=30.8%;
故答案為:30.8%;
(6)由實(shí)驗(yàn)測得該反應(yīng)的△H=+50.5 kJ•mol-1,可知該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量.可排除能量關(guān)系圖B和C,又依據(jù)活化能Ea=90.4 kJ•mol-1,Ea-△H<50.5kJ•mol-1,能量關(guān)系圖A中Ea-△H>50.5 kJ•mol-1,Ea與△H的比例不對,而能量關(guān)系圖D是合理的;由于該反應(yīng)是一個分解反應(yīng),所以是一個混亂度增加(熵增)的反應(yīng),△S>0;而該反應(yīng)又是一個吸熱反應(yīng),即△H>0,由△G=△H-T△S可知,所以該反應(yīng)在較高溫度下有利于自發(fā)進(jìn)行;
故答案為:D;>;較高.

點(diǎn)評 本題涉及熱化學(xué)方程式、熱化學(xué)方程式書寫,化學(xué)鍵鍵能和焓變關(guān)系計(jì)算,圖象分析判斷、化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率計(jì)算,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
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18.Ⅰ.摩托羅拉公司開發(fā)了一種以甲醇為原料,以KOH為電解質(zhì)的用于手機(jī)的可充電的高效燃料電池,充一次電可以連續(xù)使用一個月.已知該電池的總反應(yīng)式為:2CH3OH+3O2+4KOH$?_{充電}^{放電}$2K2CO3+6H2O


請?zhí)羁眨?br />(1)放電時:負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.
Ⅱ.如圖1所示,A為電源,B為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙,濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液,C、D為電解槽,其電極材料及電解質(zhì)溶液見圖2.
(1)關(guān)閉K1,打開K2,通電后,B的KMnO4紫紅色液滴向c端移動,則電源b端為負(fù)極,通電一段時間后,觀察到濾紙d端的電極反應(yīng)式是:2H++2e-=H2↑;
(2)已知C裝置中溶液為Cu(NO32和X(NO33,且均為0.1mol,打開K1,關(guān)閉K2,通電一段時間后,陰極析出固體質(zhì)量m(g)與通過電子的物質(zhì)的量n(mol)關(guān)系如右圖所示.則Cu2+、X3+、H+氧化能力由大到小的順序是Cu2+>H+>X3+;D裝置中溶液是H2SO4,則電極C端的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是:在C端開始時有無色無味氣體產(chǎn)生,一段時間后有紅色物質(zhì)析出.

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19.在120℃條件下,1mL氣態(tài)混合物與10mLO2混合后點(diǎn)燃,最終測得氣體的總體積為11mL.則該氣態(tài)混合物可能是( 。
A.C2H4、C6H6B.CH4、CH2OC.C2H6、CH3CHOD.C3H8、CH3CH2OH

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16.原兒茶醛是制造醫(yī)藥及染料的中間體,可用于制造多種抗菌素和消炎藥物.其結(jié)構(gòu)如圖:請回答:
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(2)1mol原兒茶醛最多能與4mol H2發(fā)生加成反應(yīng).
(3)下列關(guān)于原兒茶醛的說法正確的是②③(填序號).
①分子式為 C7H8O3   
②能發(fā)生銀鏡反應(yīng)
③能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)
(4)寫出滿足下列條件的原兒茶醛的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式:
①能發(fā)生水解反應(yīng)     
②能使FeCl3顯紫色
③在核磁共振氫譜中出現(xiàn)四組峰,其氫原子數(shù)之比為1:2:2:1
(5)寫出原兒茶醛在堿性條件下與新制Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)的化學(xué)方程式

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3.二甲醚(CH3OCH3)是一種重要的清潔燃料,也可替代氟利昂作制冷劑等,對臭氧層無破壞作用.下圖是二甲醚、乙烷燃燒過程的能量變化圖.請回答下列問題:
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13.常溫下的下列四種溶液:
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20.利用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液可以定量測定市售硫代硫酸鈉試劑的純度.測定步驟如下:
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(4)滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡,滴定結(jié)束后氣泡消失,將導(dǎo)致硫代硫酸鈉試劑的純度偏小(填“偏大”、“偏小”或“無影響”).
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