Question

甲烷是重要的基礎(chǔ)化工原料，工業(yè)上利用甲烷可生產(chǎn)甲醇、二甲醚、乙醇等重要化工產(chǎn)品．
（1）以甲烷為原料生產(chǎn)甲醇、二甲醚等，需首先發(fā)生部分氧化反應(yīng)制備CO和H₂：
2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g）△H=akJ?mol^-1
有研究認(rèn)為甲烷部分氧化的機(jī)理如下：
①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=bkJ?mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H₂
③CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g））△H₃=ckJ?mol^-1
則）△H₂=

 

kJ?mol^-1_（用含a、b、c的代數(shù)式表示）．
（2）以CO、H₂為原料合成二甲醚的反應(yīng)為：2CO（g）+4H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H，已知該反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”、“＜”或“無(wú)法判斷”．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式得到；根據(jù)蓋斯定律

1

2

×（①+②+③×2）得2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g），據(jù)此計(jì)算△H₂；
（2）該反應(yīng)為熵值減小的反應(yīng)，根據(jù)△G=△H-T△S，△G＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，據(jù)此判斷．

解答： 解：（1）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）；△H₁=bkJ?mol^-1
②CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）；△H₂
③CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）；△H₃=ckJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律

1

2

×（①+②+③×2）得2CH₄（g）+O₂（g）═2CO（g）+4H₂（g），
故

1

2

×（△H₁+△H₂+△H₃）=akJ?mol^-1，
所以

1

2

×（bkJ?mol^-1+△H₂+2×ckJ?mol^-1）=akJ?mol^-1，
解得△H₂=（2a-2c-b）kJ?mol^-1，
故答案為：2a-2c-b；
（2）該反應(yīng)為熵值減小的反應(yīng)，△S＜0，△G=△H-T△S，△G＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，故△H＜0，
故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng)：本題考查根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)熱的計(jì)算、反應(yīng)方向的判斷，難度中等，注意蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．