Question

20．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，
①CH₄（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）+2H₂（g）△H1=-36 kJ•mol^-1 
②CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H₂=+216 kJ•mol^-1 
（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．
（2）現(xiàn)有1 mol由H₂O（g）與O₂組成的混合氣體，且O₂的體積分?jǐn)?shù)為x，將此混合氣與足量CH₄充分反應(yīng)． 
①若x=0.2，反應(yīng)①放出的能量為-14.4kJ． 
②若x=0.5，反應(yīng)①與②吸收的總能量為+66.9kJ． 
③若x=0.65時(shí)，反應(yīng)①與②放出（或吸收）的總能量為0．

Answer 1

分析 （1）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）①CH₄（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）+2H₂（g）△H1=-36 kJ•mol^-1
②CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）△H₂=+216 kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律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，
故答案為：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-252kJ•mol^-1；
（2）據(jù)圖象分析，CH₄（g）+H₂O（g）=CO（g）+3H₂（g）△H=+216KJ/mol，CH₄（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）+2H₂（g）△H=-36KJ/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，故答案為：-14.4；
②若x=0.5，當(dāng)H₂O（g）與O₂（g）的物質(zhì)的量之比為1，有0.5molH₂O（g）和0.5molO₂（g），0.5mol水蒸氣反應(yīng)吸熱0.5mol×205.8KJ/mol=102.9KJ，0．mol氧氣反應(yīng)放熱0.5mol×36KJ/mol×2=36KJ，總吸收能量為102.9KJ-36KJ=66.9KJ，故答案為：+66.9；
③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=36KJ/mol×2×（1-a）mol，解得：a=0.26mol，所以x=$\frac{1-0.35}{1}$=0.65，故答案為：0.65．

點(diǎn)評(píng) 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．