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.化學(xué)反應(yīng)的焓變通常用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定,也可進(jìn)行理論推算.
(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,1g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水釋放出22.7kJ的熱量,試寫出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式:
2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)?H=-1452.8 kJ?mol-1
2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)?H=-1452.8 kJ?mol-1
(2)自發(fā)現(xiàn)富勒烯C
60以來(lái),其神奇的結(jié)構(gòu)和性能引起了人們對(duì)碳原子團(tuán)簇廣泛和深入的研究.C
60分子是形如球狀的多面體,該結(jié)構(gòu)的建立基于以下考慮:削去右圖多面體(含12個(gè)頂點(diǎn),20個(gè)正三角形)的每一個(gè)頂角,得到由一定數(shù)目的正五邊形和正六邊形所組成的多面體,即為C
60分子,該多面體中含有90條棱,且每個(gè)碳原子都達(dá)到了8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu).已知幾種共價(jià)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表:
利用下表數(shù)據(jù)估算得C
60分子的燃燒熱為
(120d-60a-30b-60e) kJ?mol-1
(120d-60a-30b-60e) kJ?mol-1
.
化學(xué)鍵 |
C-C |
C=C |
C≡C |
C=O |
O=O |
鍵能/(kJ?mol-1) |
a |
b |
c |
d |
e |
(3)最近美國(guó)Rice University的教授Boris Yakobson與其同事預(yù)測(cè)了一種硼巴基球(B
n,如圖所示)的存在,這種分子組成與C
60相似,但在它每個(gè)六邊形的中心有一個(gè)額外的原子,顯著提高了其穩(wěn)定性.則n=
80
80
.