Question

【題目】金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們燃燒時，若氧氣不足生成一氧化碳，若充分燃燒生成二氧化碳，反應中放出的熱量如圖所示。

(1)等質量的金剛石和石墨完全燃燒，____________(填“金剛石”或“石墨”)放出的熱量更多，寫出表示石墨完全燃燒的熱化學方程式：_______________________________________

(2)在通常狀況下，____________(填“金剛石”或“石墨”)更穩定，寫出石墨轉化為金剛石的熱化學方程式： _______________________________________________________________。

(3)12 g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36 g，該過程中放出的熱量為________。

Answer 1

【答案】金剛石 C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1 石墨 C(石墨，s)===C(金剛石，s)　ΔH＝1.9 kJ·mol－1 252.0 kJ

【解析】

根據熱化學反應方程式的書寫規則分析解答；根據蓋斯定律分析解答。

由圖示書寫熱化學方程式通常用三步法：第一步正確書寫出化學反應方程式，第二步補加狀態，第三步計算，由圖計算對應的ΔH。

(1)含有1 mol C原子的金剛石和石墨完全燃燒生成二氧化碳，前者放出熱量395.4 kJ，后者放出熱量為110.5 kJ＋283.0 kJ＝393.5 kJ，可見金剛石放出能量多。石墨完全燃燒的反應方程式為C＋O2===CO2；補加狀態C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－QkJ·mol－1；圖示為生成1 mol CO2對應熱量，因此熱化學方程式為C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1。

(2)圖示中金剛石能量高于石墨，能量越低越穩定，所以石墨穩定。含有1 mol C原子的石墨的總能量比等質量的金剛石的總能量低(393.5－395.4) kJ ＝1.9 kJ，據此可寫出反應的熱化學方程式：C(石墨，s)===C(金剛石，s) ΔH＝1.9 kJ·mol－1。

(3)石墨質量是12 g，生成氣體質量36 g，根據C、O元素守恒可求出CO、CO2的物質的量均為0.5 mol。則反應放出的熱量為0.5 mol×110.5 kJ·mol－1＋0.5 mol×393.5 kJ·mol－1＝252.0 kJ。