Question

【題目】隨著世界工業經濟的發展、人口的劇增，全球能源緊張及世界氣候面臨越來越嚴重的問題，如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發利用CO2引起了全世界的普遍重視。

(1)甲醇是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景，工業上可用如下方法合成甲醇：

方法一　CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

方法二　CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

在25 ℃、101 kPa下，1g液態甲醇完全燃燒放熱22.68 kJ，寫出甲醇燃燒熱的熱化學方程式：_________________。

(2)金屬鈦冶煉過程中其中一步反應是將原料金紅石轉化：

TiO2(金紅石)+2C+2Cl2TiCl4+2CO

已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=﹣393.5kJ/mol

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=﹣566 kJ/mol

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ/mol

則TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=_______________________。

(3)臭氧可用于凈化空氣，飲用水消毒，處理工業廢物和作為漂白劑。臭氧幾乎可與除鉑、金、銥、氟以外的所有單質反應如6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s) ΔH=﹣235.8 kJ/mol，

已知：2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g) ΔH= +62.2 kJ/mol，則O3轉化為O2的熱化學方程式為________________。

Answer 1

【答案】CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.76kJ/mol ﹣80 kJ/mol 2O3(g)=3O2(g) ΔH=﹣285 kJ/mol

【解析】

(1)依據燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物放出的熱量，根據題干所給物質的量計算32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態水放熱，結合熱化學方程式書寫方法，標注物質聚集狀態和對應焓變；

(2)根據蓋斯定律①×2-②+③計算；

(3)①6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s) ΔH=﹣235.8 kJ/mol，

②2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g) ΔH= +62.2 kJ/mol，

根據蓋斯定律可知①×2+②×3可得到，2O3(g)=3O2(g)，以此計算反應熱。

在25℃、101kPa下，1g甲醇(CH3OH)燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68 kJ ，則32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態水放出熱量Q=32g×22.68 kJ/g=725.76kJ；因此表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-725.76kJ/mol；

(2)①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=﹣393.5kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=﹣566 kJ/mol

③TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ/mol

蓋斯定律計算①×2-②+③得到：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=-80 kJ/mol，則該反應的反應熱ΔH=-80 kJ/mol；

(3)①6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s) ΔH=﹣235.8 kJ/mol，

②2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g) ΔH= +62.2 kJ/mol，

根據蓋斯定律可知①×2+②×3可得到，2O3(g)=3O2(g)，則反應熱△H=(-235.8kJ/mol)×2+(+62.2kJ/mol)×3=-285kJ/mol。