Question

2．為解決能源短缺問題，工業(yè)生產(chǎn)中應合理利用化學能．
（1）實驗測得，5g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水時釋放出113.5kJ的熱量，試寫出甲醇燃燒的熱化學方程式2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8kJ/mol
（2）如圖是某筆記本電腦使用的甲醇燃料電池的結構示意圖．
放電時甲醇應從a處通入（填“a”或“b”），電池內(nèi)部H⁺向右（填“左”或“右”）移動．寫出電池負極的電極反應式CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．
（3）從化學鍵的角度分析，化學反應的過程就是反應物的化學鍵的破壞和生成物的化學鍵的形成過程．

化學鍵	H-H	N-H	N≡N
鍵能/kJ•mol-1	436	a	945

已知：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1．試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)計算a 的數(shù)值391
（4）已知：C（s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1
2C₂H₂（g）+5O₂（g）=4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，計算反應2C（s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g）的△H=+226.7kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)熱化學方程式的書寫方法可知，化學計量數(shù)與反應熱成正比，并注意標明物質的聚集狀態(tài)來解答；
（2）根據(jù)電子流向可知c為負極，負極發(fā)生氧化反應，溶液中陽離子移向正極，甲醇被氧化生成二氧化碳和水；
（3）根據(jù)反應熱等于反應物的總鍵能-生成物的總鍵能求算；
（4）利用蓋斯定律計算反應熱，并書寫熱化學方程式．

解答 解：（1）5gCH₃OH在氧氣中燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放出113.5kJ熱量，64g即1molCH₃OH在氧氣中燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放出1452.8kJ熱量，則熱化學方程式為：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8KJ，
故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8kJ/mol；
（2）原電池中電子從負極經(jīng)外電路流向正極，根據(jù)電子流向可知c電極為負極，甲醇在負極上發(fā)生氧化反應，氫離子移向正極右側，電極反應式為CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案為：a；右；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（3）N₂（g）+3H₂（g）???2NH₃（g）△H=945kJ•mol^-1+436kJ•mol^-1×3-akJ•mol^-1×6=-93kJ•mol^-1，a=391 kJ•mol^-1，故答案為：391；
（4）①C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-2599kJ•mol^-1
利用蓋斯定律將①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$可得：
2C（s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g）△H=（-393.5kJ/mol）×2+$\frac{1}{2}$×（-571.6kJ/mol）-$\frac{1}{2}$×（-2599 kJ/mol）=+226.7kJ•mol^-1，
故答案為：+226.7kJ•mol^-1．

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫、原電池原理以及電極反應式的書寫、據(jù)鍵能計算焓變、蓋斯定律的應用，題目難度不大．