Question

【題目】能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國目前使用的能源主要是化石燃料，而氫氣、二甲醚等都是很有發(fā)展前景的新能源。

(1)在25℃、101kPa時(shí)，1gCH4完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量是55.64 kJ，則表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式是___________________________________________。

(2)液化石油氣的主要成分是丙烷，丙烷燃燒的熱化學(xué)方程式為C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)

ΔH＝－2 220.0 kJ· mol－1，已知CO氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－565.14 kJ·mol－1，試計(jì)算相同物質(zhì)的量的C3H8和CO燃燒產(chǎn)生的熱量的比值________(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。

(3)氫氣既能與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)又能與氧氣發(fā)生反應(yīng)，但是反應(yīng)的條件卻不相同。

已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ· mol－1

3H2(g)＋N2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ· mol－1

計(jì)算斷裂1 mol N≡N鍵需要消耗能量________kJ。

(4)由合成氣(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚，其中的主要過程包括以下四個(gè)反應(yīng)：

甲醇合成反應(yīng)：①CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ· mol－1

②CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ· mol－1

水煤氣變換反應(yīng)：③CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ· mol　　　

二甲醚合成反應(yīng)：④2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5 kJ· mol－1

由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為_______________________。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析增大壓強(qiáng)對(duì)直接制備二甲醚反應(yīng)的影響：_________________________________________________。

Answer 1

【答案】 CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.24 kJ· mol－1 7.9 946 2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.7 kJ· mol－1 該反應(yīng)分子數(shù)減少，壓強(qiáng)升高使平衡右移，CO和H2的轉(zhuǎn)化率增大，CH3OCH3產(chǎn)率增加；壓強(qiáng)升高使CO和H2濃度增加，反應(yīng)速率增大

【解析】試題解析：(1)燃燒熱是指1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定化合物時(shí)所放出的熱量；

(2)根據(jù)熱化學(xué)方程式分別計(jì)算1molC3H8和1molCO燃燒放出的熱量，在金屬比值；(3)根據(jù) 焓變=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能計(jì)算；(4)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算由H2和CO直接制備二甲醚的熱化學(xué)方程式；加壓有利于平衡向氣體系數(shù)和小的方向移動(dòng)。

解析：(1) 1gCH4完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放出的熱量是55.64 kJ，則1mol甲烷燃燒放熱55.64 kJ×16=890.24 kJ，甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式是CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.24 kJ· mol－1；(2) 2 220.0 kJ·mol－1÷kJ·mol－1≈7.9；(3)3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)中，斷裂1molN≡N鍵和3molH-H鍵，形成6molN-H鍵，則E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H)=-92.4kJ·mol-1，則E(N≡N)=1173.2kJ·mol-1×2-436kJ·mol-1×3-92.4kJ·mol-1=946kJ·mol-1；(4)根據(jù)蓋斯定律，①×2+④得:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH=-90.1kJ·mol-1×2-24.5kJ·mol-1=-204.7kJ·mol-1。這是一個(gè)氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，有利于提高反應(yīng)速率和二甲醚的生成。