Question

（1）甲醇是一種優(yōu)質(zhì)燃料，可制作燃料電池．
①工業(yè)上可用下列兩種反應(yīng)制備甲醇：
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁
CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃
則2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g） 的反應(yīng)熱△H=

 

（用△H₁、△H₂、△H₃表示）．
②生產(chǎn)甲醇的原料CO和H₂來源于：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₄．一定條件下CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖a．則△H₄

 

0，P1

P₂（填“＜”、“＞”或“=”）；
（2）用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇的反應(yīng)原理：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），某些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：

化學(xué)鍵	C-C	C-H	H-H	C-O	C=O	H-O
鍵能/kJ?mol-1	348	413	436	358	750	463

計(jì)算反應(yīng)上述反應(yīng)的焓變△H=

 

．
（3）氫氣燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ/mol
請(qǐng)回答下列問題：
①生成物能量總和

 

（填“大于”、“小于”或“等于”）反應(yīng)物能量總和
②若2mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣，則放出的熱量

 

572kJ（填“大于”、“小于”或“等于”）
（4）已知：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
則甲烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時(shí)的熱效率是完全燃燒時(shí)的

 

倍（計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)）．
（5）已知熱化學(xué)方程式如下：N₂（g）+3H₂O（1）═2NH₃（g）+

3

2

O₂（g）；△H=+765.2kJ?mol^-1，請(qǐng)?jiān)诖痤}卡的坐標(biāo)圖中，畫出上述反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖，并進(jìn)行必要標(biāo)注．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）①運(yùn)用蓋斯定律解答，注意分析待求反應(yīng)中的反應(yīng)物和生成物在已知反應(yīng)中的位置，通過加減求得；
②從CO轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化趨勢(shì)分析第一問；在200℃時(shí)，看不同壓強(qiáng)下CO的轉(zhuǎn)化率大小，結(jié)合化學(xué)方程式中反應(yīng)前后氣體的體積變化解答；
（2）反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）

高溫  .

CH₃OH （g）+H₂O（g），△H₁ 的焓變可以根據(jù)表內(nèi)的化學(xué)鍵鍵能計(jì)算，焓變=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和；
（3）①△H＜0說明反應(yīng)放熱，反應(yīng)物能量高于生成物能量；
②相同物質(zhì)的量的液態(tài)水比水蒸氣所含能量低；
（4）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到不完全燃燒的熱化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算得到；
（5）作圖時(shí)注意起點(diǎn)、拐點(diǎn)和終點(diǎn)，依據(jù)△H的值可畫出．

解答： 解：（1）①已知①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃
據(jù)蓋斯定律，①-②得：④CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=△H₁-△H₂
再④×2+③得：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=2△H₁-2△H₂+△H₃，
故答案為：2△H₁-2△H₂+△H₃；
②從圖a可見，CH₄轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大，說明升溫時(shí)平衡正向移動(dòng)，△H＞0；
在圖a的200℃位置，平行與縱軸畫一條虛線，可見CH₄的轉(zhuǎn)化率P₁＞P₂，在CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）反應(yīng)中，生成物的氣體體積大于反應(yīng)物，壓強(qiáng)增大時(shí)平衡向逆向移動(dòng)，故P₁＜P₂，
故答案為：＞；＜；
（2）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（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=2×348KJ/mol+3×436KJ/mol-[（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）+2×463KJ/mol]=-178 kJ?mol^-1，
故答案為：-178 kJ?mol^-1；
（3）①△H=生成物能量和-反應(yīng)物能量和＜0，說明反應(yīng)物能量高，故答案為：小于；
②水蒸氣變成液態(tài)水會(huì)釋放熱量，2mol氫氣燃燒生成液態(tài)水放出的熱量比生成水蒸氣放出的熱量多，故答案為：小于；
（4））①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
烷不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水時(shí)的熱化學(xué)方程式依據(jù)蓋斯定律①×2-②得到：2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=-1214.6KJ/mol；
1mol甲烷不完全燃燒的熱效率是完全燃燒的

1214.6 2

890.3

=0.7，
故答案為：0.7；
（5）△H=+765.2kJ?mol^-1說明反應(yīng)物能量比生成物能量低，反應(yīng)物分子拆成原子過程吸收能量，原子重新組合成分子釋放能量，可畫出下圖：
，故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查知識(shí)面廣，能力要求高，既有識(shí)圖也有作圖，并從能量變化和鍵能變化兩個(gè)角度考查△H的求法，應(yīng)仔細(xì)審題，認(rèn)真完成．