Question

12．（1）家用液化氣的主要成分之一是丁烷（C₄H₁₀），當(dāng)1kg丁烷完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時(shí)，放出熱量為5×10⁴kJ，試寫出表示丁烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）=4CO₂（g）+H₂O（l）△H=-2900KJ/mol．
（2）科學(xué)家利用太陽能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池．已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol．請(qǐng)回答下列問題：
①用太陽能分解10mol水消耗的能量是2858kJ；
②甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ•mol^-1；
③研究NO₂、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義，已知：
2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=-196.6kJ/mol
2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H=-113.0kJ/mol
則反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）的△H=-41.8kJ/mol．
（3）蓋斯定律在生產(chǎn)和科學(xué)研究中有很重要的意義．有些反應(yīng)的反應(yīng)熱雖然無法直接測(cè)得，但可通過間接的方法測(cè)定．現(xiàn)根據(jù)下列3個(gè)熱化學(xué)反應(yīng)方程式：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ•mol^-1
3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.4kJ•mol^-1
Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）△H=+640.5kJ•mol^-1
寫出CO（g）還原FeO（s）得到Fe（s）體和CO₂（g）的熱化學(xué)反應(yīng)方程式CO（g）+FeO（s）=Fe（s）+CO₂（g）△H=-218.0KJ/mol．．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)題干條件計(jì)算1mol丁烷完全燃燒放熱寫出熱化學(xué)方程式；
（2）①氫氣的燃燒熱可知水分解吸收的能量，然后利用化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)熱的關(guān)系來計(jì)算；
②根據(jù)CO和CH₃OH的燃燒熱先書寫熱方程式，再利用蓋斯定律來分析甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式；
③已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-196.6kj•mol^-1 ②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂=-113.0kJ•mol^-1
利用蓋斯定律將$\frac{①-②}{2}$可得反應(yīng)熱．
（3）依據(jù)蓋斯定律結(jié)合熱化學(xué)方程式計(jì)算得到，依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①×3-③×2+②得到．

解答 解：（1）當(dāng)1kg丁烷完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時(shí)，放出熱量為5×10⁴kJ，1mol丁烷完全燃燒放熱2900KJ；依據(jù)燃燒熱概念寫出熱化學(xué)方程式：C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）=4CO₂（g）+H₂O（l）△H=-2900KJ/mol，
故答案為：C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）=4CO₂（g）+H₂O（l）△H=-2900KJ/mol；
（2）①H₂（g）的燃燒熱△H為-285.8kJ•mol^-1知，1molH₂（g）完全燃燒生成1molH₂O（l）放出熱量285.8kJ，即分解1mol H₂O（l）為1mol H₂（g）消耗的能量為285.8kJ，則分解10mol H₂O（l）消耗的能量為285.8kJ×10=2858kJ，
故答案為：2858；
②由CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-283.0kJ•mol^-1和-726.5kJ•mol^-1，則
①CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ•mol^-1
由蓋斯定律可知用②-①得反應(yīng)CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l），
該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H=-726.5kJ•mol^-1-（-283.0kJ•mol^-1）=-443.5kJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2 H₂O（l）△H=-443.5kJ•mol^-1；
③已知：①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H=-196.6kj•mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H=-113.0kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算$\frac{①-②}{2}$可得NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）的△H=$\frac{-196.6KJ/mol+113.9KJ/mol}{2}$=-41.8kJ/mol，
故答案為：-41.8．
（3）①Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H=-24.8kJ•mol^-1
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H=-47.4kJ•mol^-1
③Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）△H=+640.5kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算①×3-③×2+②得到：CO（g）+FeO（s）=Fe（s）+CO₂（g）△H=-218.0KJ/mol
故答案為：CO（g）+FeO（s）=Fe（s）+CO₂（g）△H=-218.0KJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查熱化學(xué)方程式的書寫和蓋斯定律計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，該題對(duì)這些知識(shí)的要求比較高，綜合性強(qiáng)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．