Question

12．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(xué)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(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=-183kJ/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(shí)，反應(yīng)①放出的能量為14.4kJ．若x=0.75時(shí)，反應(yīng)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(yīng)的熱效應(yīng)，能量越高越不穩(wěn)定；
（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(jì)算寫出熱化學(xué)方程式；
（2）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(jì)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(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(shí)，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．

點(diǎn)評 本題考查了據(jù)能量變化圖書寫熱化學(xué)方程式和據(jù)熱化學(xué)方程式的計(jì)算，題目難度中等．