Question

16．把煤作為燃料使用可通過下列兩種途徑：
途徑I：C（s）+O₂ （g）═CO₂（g）△H₁＜0       ①
途徑II：先制成水煤氣：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂＞0       ②
再燃燒水煤氣：2CO（g）+O₂ （g）═2CO₂（g）△H₃＜0                  ③
2H₂（g）+O₂ （g）═2H₂O（g）△H₄＜0                  ④
請回答下列問題：
（1）途徑I放出的熱量等于 （ 填“大于”“等于”或“小于”） 途徑II放出的熱量，原因是根據(jù)蓋斯定律可知，如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以分步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱是相同的．
（2）△H₁、△H₂、△H₃、△H₄的數(shù)學(xué)關(guān)系式是△H₁=△H₂+$\frac{1}{2}$（△H₃+△H₄）．
（3）由于制取水煤氣的反應(yīng)里，反應(yīng)物具有的總能量小于（填“大于”“等于”或“小于”）生產(chǎn)物具有的總能量，那么在化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物就需要吸收能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，因此其反應(yīng)條件為高溫．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)熱只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)，通過觀察可知途徑Ⅰ和途徑Ⅱ是等效的，所以途徑Ⅰ放出的熱量等于途徑Ⅱ放出的熱量；
（2）由蓋斯定律，將途徑Ⅱ的三個(gè)化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減，構(gòu)造出途徑I的熱化學(xué)方程式，據(jù)此判斷△H₁、△H₂、△H₃、△H₄的數(shù)學(xué)關(guān)系式；
（3）反應(yīng)物具有的總能量小于生成物的總能量時(shí)，則反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物就需要吸收能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，反應(yīng)條件是加熱．

解答 解：（1）根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)熱只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)，通過觀察可知途徑Ⅰ和途徑Ⅱ是等效的，途徑Ⅰ和途徑Ⅱ等量的煤燃燒消耗的氧氣相等，兩途徑最終生成物只有二氧化碳，所以途徑Ⅰ放出的熱量等于途徑Ⅱ放出的熱量．
故答案為：等于；根據(jù)蓋斯定律可知，如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以分步進(jìn)行，則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成時(shí)的反應(yīng)熱是相同的．
（2）途徑Ⅱ：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂＞0 ②
再燃燒水煤氣：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃＜0 ③
2H₂（g）+O₂ （g）═2H₂O（g）△H₄＜0 ④
由蓋斯定律可知，②×2+③+④得2C（s）+2O₂ （g）═2CO₂（g）△H=2△H₂+△H₃+△H₄．
所以△H₁=$\frac{1}{2}$△H=$\frac{1}{2}$（2△H₂+△H₃+△H₄）=△H₂+$\frac{1}{2}$（△H₃+△H₄）．
故答案為：△H₁=△H₂+$\frac{1}{2}$（△H₃+△H₄）；
（3）制水煤氣 C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H₂＞0，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物具有的總能量小于生成物的總能量，反應(yīng)物就需要吸收能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，反應(yīng)條件是高溫；
故答案為：小于；高溫．

點(diǎn)評 本題考查蓋斯定律、反應(yīng)熱的計(jì)算等，難度中等，理解蓋斯定律是解題的關(guān)鍵，一個(gè)反應(yīng)可以分步進(jìn)行，則各步反應(yīng)的吸收或放出的熱量總和與這個(gè)反應(yīng)一次發(fā)生時(shí)吸收或放出的熱量相同，即反應(yīng)熱只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)．