Question

20．回答下列問題：
（1）已知兩種同素異形體A、B的燃燒熱的熱化學方程式為：
A（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.51kJ/mol   
B（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-395.41kJ/mol
則兩種同素異形體中較穩(wěn)定的是（填“A”或“B”）A．
（2）工業(yè)上用H₂和Cl₂反應制HCl，各鍵能數(shù)據(jù)為：H-H：436kJ/mol，Cl-Cl：243kJ/mol，H-Cl：431kJ/mol．該反應的熱化學方程式是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
氫氣與氧氣反應生成水蒸氣的熱化學方程式為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的體積分數(shù)為x，將此混合氣與足量CH₄充分反應．
若x=0.2時，反應①放出的能量為14.4kJ．
若x=0.75時，反應①與②放出（或吸收）的總能量為0．

Answer 1

分析 （1）由①A（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.51kJ/mol；②B（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-395.41kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律：①-②分析反應的熱效應，能量越高越不穩(wěn)定；
（2）反應方程式為：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的吸放熱，二者的差值即為焓變的數(shù)值；
（3）據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算寫出熱化學方程式；據(jù)圖象寫出水與甲烷反應的熱化學方程式和氧氣與甲烷反應的熱化學方程式，再據(jù)熱化學方程式計算．

解答 解：（1）由①A（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.51kJ/mol；②B（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-395.41kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律：①-②得：A（s）=B（s）△H＞0，所以B的能量高，能量越高越不穩(wěn)定，A穩(wěn)定，故答案為：A；
（2）反應方程式為：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，則該反應放熱，焓變?yōu)樨撎枺�且放出的熱量為�?64kJ-679kJ=185kJ，所以△H=-183KJ/mol，所以反應的熱化學方程式是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生成水蒸氣的熱化學方程式為：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氧氣反應放熱0.2mol×36KJ/mol×2=14.4KJ；
反應①與②放出（或吸收）的總能量為0時，設水蒸氣物質(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=0.25mol，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．

點評 本題考查了據(jù)能量變化圖書寫熱化學方程式和據(jù)熱化學方程式的計算，注意蓋斯定律的計算應用，題目難度中等．