Question

（16分）為了合理利用化學(xué)能，確保安全生產(chǎn)，化工設(shè)計(jì)需要充分考慮化學(xué)反應(yīng)的焓變，并采取相應(yīng)措施�；瘜W(xué)反應(yīng)的焓變通常用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測定，也可進(jìn)行理論推算。

⑴實(shí)驗(yàn)測得，5g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水時(shí)釋放出113.5kJ的熱量，試寫出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式：____________________________________。

⑵下圖是某筆記本電腦用甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

放電時(shí)甲醇應(yīng)從______處通入（填“a”或“b”），電池內(nèi)部H^＋向_____（填“左”或“右”）移動。寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：_______________________________。

⑶由氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量叫鍵能。從化學(xué)鍵的角度分析，化學(xué)反應(yīng)的過程就是反應(yīng)物的化學(xué)鍵的破壞和生成物的化學(xué)鍵的形成過程。在化學(xué)反應(yīng)過程中，拆開化學(xué)鍵需要消耗能量，形成化學(xué)鍵又會釋放能量。

化學(xué)鍵	H－H	N－H	N≡N
鍵能/kJ·mol－1	436	a	945

已知反應(yīng)N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝－93 kJ·mol^－1。試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算a 的數(shù)值：_______________。

⑷依據(jù)蓋斯定律可以對某些難以通過實(shí)驗(yàn)直接測定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進(jìn)行推算。

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(jì)算2C(s，石墨)＋H₂(g)＝C₂H₂(g)反應(yīng)的焓變△H ＝________。

 

Answer 1

【答案】

（1）2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+2H₂O(l)  △H=＝－1452.8kJ·mol^-1

（2）a   右   CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺     （3）391      （4）△H=+226.7 kJ·mol^-1

【解析】（1）考查熱化學(xué)方程式的書寫。5g甲醇燃燒放出113.5kJ的熱量，所以1mol甲醇燃燒放出的熱量是726.4kJ，因此熱化學(xué)方程式是2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+2H₂O(l)  △H=＝－1452.8kJ·mol^-1。

（2）原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子，所以根據(jù)裝置圖可知，甲醇在a極通入。原電池中陽離子向正極移動，所以氫離子向右移動，因此負(fù)極電極反應(yīng)式是CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂+6H⁺ 。

（3）反應(yīng)熱就是斷鍵吸收的能量和形成化學(xué)鍵所放出的能量的差值，因此根據(jù)方程式和鍵能可知，945kJ/mol＋3×436kJ/mol－2×3×a＝－93kJ/mol，解得a＝－391kJ/mol。

（4）根據(jù)蓋斯定律可知，①×2＋②÷2－③÷2即得到2C(s，石墨)＋H₂(g)＝C₂H₂(g)，所以反應(yīng)的反應(yīng)熱是△H＝2△H₁＋1/2△H₂－1/2△H₃＝+226.7 kJ·mol^-1。