Question

【題目】到目前為止，由化學能轉變的熱能或電能仍然是人類使用的最主要的能源。

(1)在25℃、101kPa下，16g的甲醇(CH3OH)完全燃燒生成CO2和液態水時放出352kJ的熱量，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為______。

(2)化學反應中放出的熱能(焓變，△H)與反應物和生成物的鍵能(E)有關。已知：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=﹣185kJ/mol，E(H﹣Cl)=432kJ/mol，E(Cl﹣Cl)=243kJ/mol則E(H﹣H)=_____。

(3)納米級Cu2O由于具有優良的催化性能而受到關注．已知：2Cu(s)+ O2(g)═Cu2O(s)△H=﹣169kJmol﹣1，C(s)+ O2(g)═CO(g)△H=﹣110.5kJmol﹣1，2Cu(s)+O2(g)═2CuO(s)△H=﹣314kJmol﹣1，則工業上用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu2O和CO的熱化學方程式_____。

(4)如圖是N2(g)和H2(g)反應生成2molNH3(g)過程中能量變化示意圖：

①請計算每生成1molNH3放出熱量為：______。

②若起始時向容器內充入1molN2和3molH2達平衡后N2的轉化率為20%，則反應放出的熱量為Q1kJ，則Q1的數值為_________。

Answer 1

【答案】CH3OH(l)+ O2(g) =CO2(g)+H2O(l) △H=﹣704kJ/mol 436 kJ/mol C(s) +2 CuO (s) == Cu2O(s) +CO(g) △H=+34.5kJ/mol 41.6 kJ 18.44

【解析】

(1)依據燃燒熱的概念，是1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物放出的熱量，根據題干所給量計算1mol甲醇燃燒生成二氧化碳和液態水放出的熱量，再書寫反應的熱化學方程式；

(2)根據反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能計算；

(3)根據蓋斯定律分析解答；

(4)①△H=反應物的活化能-生成物的活化能計算生成2mol氨氣放出的能量，再計算得到1mol氨氣放出的熱量；②依據氮氣的轉化率計算生成氨氣的物質的量，結合熱化學方程式計算Q1。

(1)在25℃、101kPa下，16g甲醇(CH3OH)燃燒生成CO2和液態水時放熱352kJ，32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態水放出熱量為704kJ，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-704kJmol-1，故答案為：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-704kJmol-1；

(2) △H=反應物總鍵能-生成物總鍵能=E(H﹣H)+243kJ/mol-2×432kJ/mol =-185kJ/mol，解得E(H-H)=436kJ/mol，故答案為：436 kJ/mol；

(3)①2Cu(s)+O2(g)═Cu2O(s) △H=-169kJmol-1，②C(s)+O2(g)═CO(g) △H=-110.5kJmol-1，③2Cu(s)+O2(g)═CuO(s) △H=-314kJmol-1，用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu2O和CO的化學方程式為C(s)+2CuO(s)=Cu(s)+CO(g)，根據蓋斯定律，將②-③-×①，反應的焓變為-110.5kJmol-1-(-314kJmol-1)- ×(-169kJmol-1)=34.5kJmol-1，故答案為：C(s)+2CuO(s)=Cu2O(s)+CO(g) △H=+34.5kJmol-1；

(4)①如圖是N2和H2反應生成2molNH3過程中能量變化示意圖，反應焓變△H=反應物的活化能-生成物的活化能=335kJ/mol-427.2kJ/mol=-92.2kJ/mol，所以生成1mol氨氣放熱46.1kJ，故答案為：46.1kJ；

②如圖是N2和H2反應生成2molNH3過程中能量變化示意圖，反應焓變△H=335kJ/mol-427.2kJ/mol=-92.2kJ/mol，起始時向容器內充入1molN2和3molH2達平衡后N2的轉化率為20%，生成氨氣的物質的量為1mol ×20%×2=0.4mol，生成0.4mol氨氣放出的熱量=×92.2kJ=18.44kJ，故答案為：18.44。