Question

16．能源是人類生存和發(fā)展的重要支柱，研究化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化在能源緊缺的今天具有重要的理論意義，已知下列熱化學(xué)方程式
①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ/mol；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ/mol；
③C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/moL；
④C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/moL；
⑤CO₂（g）+2H₂O（g）=CH₄（g）+2O₂（g）△H=+802kJ/moL

化學(xué)鍵	O=O	C-C	H-H	O-O	C-O	O-H	C-H
鍵能kJ/mol	497	348	436	142	351	463	414

回答下列問題
（1）寫出能表示H₂燃燒熱的熱化學(xué)方程式：H₂（g）+0.5 O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol
（2）計算C（s）+H₂O（g）?H₂（g）+CO（g）△H=+131.5 kJ/moL；
（3）估算出C=O鍵能為800kJ/moL．
（4）CH₄的燃燒熱△H=-890 kJ/moL．
（5）25℃、101kPa下，某燃具中CH₄的燃燒效率是90%（注：相當(dāng)于10%的CH₄未燃燒），水壺的熱量利用率是70%，則用此燃具和水壺，燒開1L水所需要的CH₄的物質(zhì)的量為0.56mol[保留到小數(shù)點后2位；已知：c （H₂O）=4.2J/（g•℃）]．

Answer 1

分析 （1）因燃燒熱在某一溫度和壓強下lmol某物質(zhì)B完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時所釋放出的熱量，由②可得H₂的燃燒熱為286kJ•mol^-1；
（2）根據(jù)方程式①、③運用蓋斯定律求得反應(yīng)熱；
（3）依據(jù)反應(yīng)⑤的反應(yīng)焓變，結(jié)合焓變=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和；
（4）燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物的過程中放出的熱量，結(jié)合①②⑤熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算；
（5）根據(jù)題意求出的甲烷燃燒熱計算CH₄的燃燒效率是90%（注：相當(dāng)于10%的CH₄未燃燒），水壺的熱量利用率是70%時放出的熱量，再根據(jù)水燒開需要的熱量計算需要甲烷的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）因燃燒熱在某一溫度和壓強下lmol某物質(zhì)B完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時所釋放出的熱量，由②可得H₂的燃燒熱為286kJ•mol^-1；所以熱化學(xué)方程式為：H₂（g）+0.5 O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol，故答案為：H₂（g）+0.5 O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol；
（2）因③-①可得：C（s）+H₂O（g）=H₂（g）+CO （g）△H=+131.5kJ•mol^-1，故答案為：+131.5；
（3）CO₂（g）+2H₂O（g）═CH₄（g）+2O₂（g）△H═+802kJ/moL，設(shè)C=O鍵能為x，
反應(yīng)焓變△H=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和=2x+2×2×463KJ/mol-（4×414KJ/mol+2×497KJ/mol）=802KJ/mol
x=800KJ/mol；
故答案為：800；         
（4）①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H═-242kJ/mol；
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$ O₂（g）=H₂O（l）△H=-286kJ/mol；
⑤CO₂（g）+2H₂O（g）═CH₄（g）+2O₂（g）△H═+802kJ/moL
[①×2-②]-⑤，CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H═890KJ/mol；
故答案為：890；
 （5）25℃、101kPa下，某燃具中CH₄的燃燒效率是90%（注：相當(dāng)于10%的CH₄未燃燒），水壺的熱量利用率是70%，則用此燃具和水壺，燒開1L水所需要的CH₄的物質(zhì)的量設(shè)為x，依據(jù)甲烷的燃燒熱CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H═890KJ/mol，計算得到：
90%×890KJ/mol×70%=1000g×4.2×10^-3KJ/g•℃×（100-25）℃×x
x=0.56
故答案為：0.56．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫方法和蓋斯定律計算應(yīng)用，鍵能和焓變的計算關(guān)系應(yīng)用，水的熱容計算判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．