Question

6．回答下列問題：
（1）已知下列反應(yīng)：SO₂（g）+2OH^- （aq）═SO₃^2- （aq）+H₂O（l）△H₁
ClO^- （aq）+SO₃^2- （aq）═SO₄^2- （aq）+Cl^- （aq）△H₂CaSO₄（s）═Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）△H₃
則反應(yīng)SO₂（g）+Ca²⁺（aq）+ClO^- （aq）+2OH^- （aq）═CaSO₄（s）+H₂O（l）+Cl^- （aq）的△H=△H₁+△H₂-△H₃．（用△H₁△H₂△H₃表示）
（2）工業(yè)上用H₂和Cl₂反應(yīng)制HCl，各鍵能數(shù)據(jù)為：H-H：436kJ/mol，Cl-Cl：243kJ/mol，H-Cl：431kJ/mol．該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）△H=-183 kJ/mol．
（3）合成氣（CO和H₂為主的混合氣體）不但是重要的燃料也是重要的化工原料，制備合成氣的方法有多種，用甲烷制備合成氣的反應(yīng)為：
①2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H₁=-72kJ•mol^-1
②CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）；△H₂=+216kJ•mol^-1
氫氣與氧氣反應(yīng)生成水蒸氣的熱化學(xué)方程式為H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-252kJ•mol^-1．
現(xiàn)有1mol由H₂O（g）與O₂組成的混合氣，且O₂的體積分?jǐn)?shù)為x，將此混合氣與足量CH₄充分反應(yīng)．若x=0.2時，反應(yīng)①放出的能量為14.4kJ；若x=0.75時，反應(yīng)①與②放出（或吸收）的總能量為0．
（4）一定條件，在水溶液中1 mol Cl^-和1mol ClO_x^-（x=1，2，3，4）的能量（KJ）相對大小如圖所示．

①D是ClO₄^-（填離子符號）．
②B→A+C反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol（用離子符號表示）．

Answer 1

分析 （1）已知SO₂（g）+2OH^-（aq）═SO₃^2-（aq）+H₂O（l）△H₁
ClO^-（aq）+SO₃^2-（aq）═SO₄^2-（aq）+Cl^-（aq）△H₂
CaSO₄（s）═Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）△H₃
則根據(jù)蓋斯定律可知①+②-③即得到所需熱化學(xué)方程式；
（2）反應(yīng)方程式為：H₂+Cl₂=2HCl，根據(jù)吸收的能量之和與放出的能量之和的相對大小判斷反應(yīng)的吸放熱，二者的差值即為焓變的數(shù)值；
（3）據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算寫出熱化學(xué)方程式；據(jù)圖象寫出水與甲烷反應(yīng)的熱化學(xué)方程式和氧氣與甲烷反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，再據(jù)熱化學(xué)方程式計算；
（4）一定條件下，在水溶液1 mol Cl^-、ClO_x^-（x=1，2，3，4，）的能量（kJ）相對大小如圖所示．
①D中Cl元素化合價為+7價，據(jù)此判斷x值；
②B→A+C，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得該反應(yīng)方程式為3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，反應(yīng)熱=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol；

解答 解：（1）已知SO₂（g）+2OH^-（aq）═SO₃^2-（aq）+H₂O（l）△H₁
ClO^-（aq）+SO₃^2-（aq）═SO₄^2-（aq）+Cl^-（aq）△H₂
CaSO₄（s）═Ca²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）△H₃
則根據(jù)蓋斯定律可知①+②-③即得到反應(yīng)SO₂（g）+Ca²⁺（aq）+ClO^-（aq）+2OH^-（aq）═CaSO₄（s）+H₂O（l）+Cl^-（aq）△H=△H₁+△H₂-△H₃．
故答案為：△H₁+△H₂-△H₃；
（2）反應(yīng)方程式為：H₂+Cl₂=2HCl，生成2molHCl，需吸收能量：436kJ+243kJ=679kJ，放出能量：2×431kJ=862kJ，放出的能量大于吸收的能量，則該反應(yīng)放熱，焓變?yōu)樨?fù)號，且放出的熱量為：864kJ-679kJ=185kJ，所以△H=-183KJ/mol，所以反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）△H=-183 kJ/mol；
故答案為：H₂（g）+Cl₂（g）=2HCl（g）△H=-183 kJ/mol；
（3）①2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H₁=-72kJ•mol^-1
②CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H₂=+216 kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律 $\frac{1}{2}$①-②得到氫氣與氧氣反應(yīng)生成水蒸氣的熱化學(xué)方程式為：
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-252kJ•mol^-1，
CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）；△H₂=+216kJ•mol^-1
2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）；△H₁=-72kJ•mol^-1，
若x=0.2，有0.8molH₂O（g）和0.2molO₂（g），0.2mol氧氣反應(yīng)放熱0.2mol×36KJ/mol×2=14.4KJ；
反應(yīng)①與②放出（或吸收）的總能量為0時，設(shè)水蒸氣物質(zhì)的量為amol，則氧氣物質(zhì)的量為（1-a）mol，有216KJ/mol×amol=72KJ/mol×（1-a）mol，解得：a=0.26mol，所以x=$\frac{1-0.26}{1}$=0.75；
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-252kJ•mol^-1；14.4；0.75；
（4）①根據(jù)圖象知，D中Cl元素化合價為+7價，所以ClO_x^-中x為4，則D為ClO₄^-，故答案為：ClO₄^-；
②B→A+C，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得該反應(yīng)方程式為3ClO^-=ClO₃^-+2Cl^-，反應(yīng)熱=（63kJ/mol+2×0kJ/mol）-3×60kJ/mol=-117kJ/mol，所以該熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol，
故答案為：3ClO^-（aq）=ClO₃^-（aq）+2Cl^-（aq）△H=-117kJ/mol；

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫和熱化學(xué)方程式的計算、能量變化圖象分析、蓋斯定律的計算應(yīng)用，注意鍵能和焓變的計算應(yīng)用，題目難度中等．