Question

10．隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的劇增，全球能源緊張及世界氣候面臨越來越嚴(yán)重的問題，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂引起了全世界的普遍重視．
（1）如圖為C及其氧化物的變化關(guān)系圖，①是置換反應(yīng)，②③④均為化合反應(yīng)，則①的化學(xué)方程式可為C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂；圖中變化過程是吸熱反應(yīng)的是①③（填序號(hào)）．
（2）用電子式表示CO₂的形成過程．
（3）甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上可用如下方法合成甲醇：
方法一　CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
方法二　CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
在25℃、101kPa下，1克甲醇完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放熱a kJ，寫出甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1；
（4）工業(yè)金屬鈦冶煉過程中其中一步反應(yīng)是將原料金紅石轉(zhuǎn)化其反應(yīng)方程式為：
（1）TiO₂（金紅石）+2C+2Cl₂=TiCl₄+2CO　已知：
（2）C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；
（3）2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
（4）TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（s）+O₂（g）△H=+141kJ•mol^-1
①CO的燃燒熱是283 kJ/mol．
②1molC燃燒，轉(zhuǎn)化為$\frac{1}{2}$molCO和$\frac{1}{2}$molCO₂，與1molC完成燃燒相比，損失的熱量是141.5 kJ．
③請(qǐng)寫出（1）的熱化學(xué)方程式為TiO₂（s，金紅石）+2C（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)碳及其化合物性質(zhì)分析轉(zhuǎn)化關(guān)系，①是置換反應(yīng)可以是碳好水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，或與金屬氧化物反應(yīng)，其中碳和水蒸氣反應(yīng)，碳和二氧化碳反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
（2）二氧化碳為共價(jià)化合物，根據(jù)共價(jià)化合物電子式的表示方法用電子式表示出CO₂的形成過程；
（3）依據(jù)燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，題干所給量計(jì)算32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)焓變；
（4）①燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量；
②損失的熱量是一氧化碳燃燒生成二氧化碳放出的熱量；
③依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）①是置換反應(yīng)可以是碳好水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，或與金屬氧化物反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂，其中碳和水蒸氣反應(yīng)，碳和二氧化碳反應(yīng)為吸熱反應(yīng)即①③為吸熱反應(yīng)；
故答案為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂；①③；
（2）二氧化碳是氧原子和碳原子之間通過共價(jià)鍵形成的共價(jià)化合物，形成過程為：，
故答案為：；
（3）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放熱akJ．32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為32QKJ；則表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1；
（4）①2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1，燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283 kJ/mol，一氧化碳燃燒熱為283 kJ/mol，
故答案為：283 kJ/mol；
②1molC燃燒，$\frac{1}{2}$轉(zhuǎn)化為CO，$\frac{1}{2}$轉(zhuǎn)化為CO₂，與1molC完成燃燒相比，損失的熱量是一氧化碳燃燒生成二氧化碳放出的熱量，結(jié)合熱化學(xué)方程式和定量關(guān)系計(jì)算得到：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1
$\frac{1}{2}$molC轉(zhuǎn)化為CO燃燒放熱$\frac{283KJ}{2}$=141.5kJ/mol，
故答案為：141.5；
③Ⅰ、C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；
Ⅱ、2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
Ⅲ、TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（s）+O₂（g）△H=+141kJ•mol^-1
蓋斯定律計(jì)算Ⅰ×2-Ⅱ+Ⅲ得到：TiO₂（s，金紅石）+2C（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ/mol，
故答案為：TiO₂（s，金紅石）+2C（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式寫，蓋斯定律計(jì)算分析，燃燒熱概念理解應(yīng)用，掌握計(jì)算方法和熱化學(xué)方程式的書寫依據(jù)是關(guān)鍵，題目難度中等．