Question

2．甲烷、一氧化碳和氫氣、甲醇等既是重要的燃料也是重要的化工原料．已知：
①2H₂（g）+O₂（g）══2H₂O（l）△H₁=-571.6kJ•mol^-1
②CH₄（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）══CO（g）+2H₂（g）△H₂=-36kJ•mol^-1
③CH₄（g）+H₂O（g）══CO（g）+3H₂（g）△H₃=+216kJ•mol^-1
（1）寫出甲烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：CH₄（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=-607.6 kJ•mol^-1．
（2）若②反應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)化過程如圖所示，下列有關(guān)說法中正確的是C．
A．E₁=36kJ
B．E₂=36kJ
C．E₁-E₂=36kJ
D．E₃-E₁=36kJ
（3）工業(yè)上可通過CO和H₂化合制得CH₃OH：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=a kJ•mol^-1（CO結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)）．又知某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)值如表：

化學(xué)鍵	C-C	C-H	H-H	C-O	C≡O(shè)	H-O
鍵能 （kJ•mol-1）	348	413	436	358	1072	463

則a=-116，在相應(yīng)的反應(yīng)條件下，將1mol CO（g）與足量H₂混合充分反應(yīng)后，放出或吸收的熱量為QkJ，
則Q＜|a|（用＞，＜或=填空）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到甲烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式；
（2）反應(yīng)熱指反應(yīng)物總能量減去生成物總能量，故）△H=E₂-E₁；
（3）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)焓變=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和計(jì)算，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出熱化學(xué)方程式；這是一個可逆反應(yīng)不能100%完全轉(zhuǎn)化，故放出的熱量為QkJ＜|a|，據(jù)此進(jìn)行分析．

解答 解：（1）①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₁=-571.6kJ•mol^-1
②CH₄（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）+2H₂（g）△H₂=-36kJ•mol^-1
③CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H₃=+216kJ•mol
依據(jù)蓋斯定律①+②得到甲烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=-607.6 kJ•mol^-1；由反應(yīng)②和③△H的數(shù)值可知，當(dāng)O₂與H₂O的物質(zhì)的量之比為3：1時，反應(yīng)②與③放出（或吸收）的熱量相等，O₂的體積分?jǐn)?shù)為x=0.75；
故答案為：CH₄（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）△H=-607.6 kJ•mol^-1；
（2）反應(yīng)熱指反應(yīng)物總能量減去生成物總能量，故△H=E₂-E₁=-36kJ，即E₁-E₂=36kJ，
故答案為：C；
（3）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g），反應(yīng)的焓變可以根據(jù)反應(yīng)物的總鍵能和生成物的總鍵能計(jì)算得到，焓變=反應(yīng)物總鍵能之和-生成物總鍵能之和，依據(jù)圖表提供的化學(xué)鍵的鍵能計(jì)算得到，△H₁═1072KJ/mol+2×436KJ/mol-（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）=-116 kJ•mol^-1，熱化學(xué)方程式CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）△H=-116 kJ•mol^-1，故a=-116；這是一個可逆反應(yīng)不能100%完全轉(zhuǎn)化，故放出的熱量為QkJ＜|a|，
故答案為：-116；＜．

點(diǎn)評 本題涉及化學(xué)反應(yīng)熱化學(xué)方程式的書寫，以及焓變和化學(xué)鍵鍵能之間的關(guān)系，可逆反應(yīng)不能100%完全轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，本題難度中等．