Question

15．（1）常溫常壓下，依據事實，寫出下列反應的熱化學方程式．
①在25℃、101kPa下，2g甲醇燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱45kJ．則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-720kJ/mol．
②若適量的N₂和O₂完全反應，每生成23g NO₂需要吸收17kJ熱量N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68kJ/mol．
（2）斷裂1mol（理想）氣體分子化學鍵所吸收的能量或形成1mol（理想）氣體分子化學鍵所放出的能量稱為鍵能（單位為KJ•mol^-1）表是一些鍵能數據（KJ•mol^-1）

化學鍵	鍵能	化學鍵	鍵能	化學鍵	鍵能	化學鍵	鍵能
C-H	414	C-F	489	H-F	565	F-F	158
H-H	436	H-N	391

①根據鍵能數據計算以下反應的反應熱△H：
CH₄（g）+4F₂（g）═CF₄（g）+4HF（g）△H
②根據鍵能和反應熱化學方程式$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）═NH₃（g ）△H=-46kJ•mol^-1 計算N≡N的鍵能．
（3）火箭推進器中盛有強還原劑液態(tài)肼（N2H4）和強氧化劑液態(tài)雙氧水．當把0.4mol液態(tài)肼和0.8mol H₂O₂混合反應，生成氮氣和水蒸氣，放出256.7kJ的熱量（25℃、101kPa下測得的熱量）．
①該反應的熱化學方程式為N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol．
②又已知H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol．則16g液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應生成液態(tài)水時放出的熱量是408.875      kJ．

Answer 1

分析 （1）①（1）燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量；根據2g甲醇燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱45kJ，計算1mol甲醇燃燒放出的熱量，結合化學方程式書寫熱化學方程式．注意物質的聚集狀態(tài)和反應熱的單位等問題；
②根據每生成23克NO₂需要吸收17kJ熱量，計算2molNO₂燃燒放出的熱量，結合化學方程式書寫熱化學方程式．注意物質的聚集狀態(tài)和反應熱的單位等問題；
（2）①舊鍵斷裂吸收的能量減去新鍵生成釋放的能量值即為反應熱，依據化學反應的焓變=反應物總鍵能-生成物總鍵能計算得到反應的焓變；
②1molN₂含有1molN≡N，1molH₂含有1molH-H，1molNH₃含有3molN-H，依據△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能進行計算．
（3）①依據反應物和生成物配平書寫化學方程式，根據定律關系判斷，0.4mol液態(tài)肼和0.8mol H₂O₂混合恰好反應，所以1mol液態(tài)肼完全反應放出641.75kJ的熱量；
②H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol；依據蓋斯定律計算分析得到．

解答 解：（1）①在25℃、101kPa下，2g甲醇（CH₃OH）燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱45kJ，32g甲醇燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱22.5kJ×32=720kJ，1mol甲醇質量為32克，所以完全燃燒1mol甲醇生成二氧化碳和液態(tài)水放熱720KJ，所以燃燒熱的熱化學方程式為：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-720kJ/mol，故答案為：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-720kJ/mol；
②適量的N₂和O₂完全反應，每生成23克NO₂需要吸收17kJ熱量，所以每生成92克NO₂需要吸收68kJ熱量，則熱化學方程式為：N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+68kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68kJ/mol；
（2）①化學反應的焓變=反應物總鍵能-生成物總鍵能，CH₄（g）+4F₂（g）=CF₄（g）+4HF（g）△H=（414KJ/mol×4+158KJ/mol×4）-（489KJ/mol×4+565KJ/mol×4）=-1928KJ/mol；
故答案為：-1928KJ/mol；
②已知：H-H鍵能為436kJ/mol，N-H鍵鍵能為391kJ/mol，令N≡N鍵的鍵能為x，
對于反應$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g）△H=-46kJ/mol，
反應熱=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，故△H=$\frac{1}{2}$xkJ/mol+$\frac{3}{2}$×436kJ/mol-3×391=-46kJ/mol，解得：x=946kJ/mol，
故答案為：946kJ/mol；
（3）①反應方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，0.4mol液態(tài)肼放出256.7KJ的熱量，則1mol液態(tài)肼放出的熱量為$\frac{256.7kJ}{0.4}$=641.75kJ，
所以反應的熱化學方程式為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol；
②①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol；②H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol；依據蓋斯定律①-②×4得到N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.75KJ/mol：則16g液態(tài)肼物質的量=$\frac{16g}{32g/mol}$=0.5mol；與液態(tài)雙氧水反應生成液態(tài)水時放出的熱量408.875KJ，
故答案為：408.875．

點評 本題考查熱較為綜合，為高考常見題型和高頻考點，涉及化學方程式的書寫，蓋斯定律的計算判斷，反應熱的計算應用，注意蓋斯定律的應用，題目難度中等．