Question

【題目】化學(xué)熱力學(xué)是物理化學(xué)的重要分支。請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問題：

(1)最新報(bào)道：科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下：

①CO和O生成CO2是______反應(yīng)(填吸熱或放熱)

②狀態(tài)Ⅲ生成的分子含有____(填極性鍵或非極性鍵)，該分子的電子式____

(2)已知一定條件下合成氨反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.0 kJ·mol-1，相同條件下將1 mol N2和3 mol H2放在一密閉容器中充分反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)放出的熱量(假定熱量無(wú)損失)________92.0 kJ。(填=、>或<)

(3)同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH(化學(xué)計(jì)量數(shù)相同)分別為ΔH1、ΔH2，則ΔH1________ΔH2。(填=、>或<)

(4)用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，可提高效益，減少污染，傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過如圖所示的催化劑循環(huán)實(shí)現(xiàn)，

反應(yīng)①為2HCl(g) + CuO(s) =H2O(g)+CuCl2(g) △H1

反應(yīng)②生成1molCl2(g)的反應(yīng)熱為△H2

則總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______, (反應(yīng)熱用△H1和△H2表示)。

(5)已知25℃，101kPa時(shí)：4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1648kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393kJ/mol

2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) ΔH=-1480kJ/mol

FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的ΔH=________

(6)乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：(g)(g)+H2(g)

已知：

化學(xué)鍵	C－H	C－C	C＝C	H－H
鍵能/kJ·mol-1	412	348	612	436

計(jì)算上述反應(yīng)的△H＝________ 。

Answer 1

【答案】放熱 極性鍵 < = 2HCl(g)+O2(g)=Cl2(g)+H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH2 -260 kJ/mol +124 kJ/mol

【解析】

(1)根據(jù)反應(yīng)物和生成物的能量高低判斷；

(2)根據(jù)可逆反應(yīng)特點(diǎn)考慮；

(3)焓變與反應(yīng)條件無(wú)關(guān)，只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)；

(4)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱并寫出熱化學(xué)方程式；

(5)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；

(6)反應(yīng)熱=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和

(1)①由圖可知反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，為放熱反應(yīng)，答案為：放熱；

②根據(jù)圖示中原子的變化可知反應(yīng)最后生成的是CO2，在CO2中C原子和O原子之間通過共用電子對(duì)形成極性共價(jià)鍵，C原子與每個(gè)O原子形成兩個(gè)共用電子對(duì)，所有原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，CO2電子式為：，答案為：極性鍵；；

(2)合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，相同條件下將相同條件下1 mol N2和3 mol H2不能完全反應(yīng)生成2 molNH3，所以放熱小于92.0 kJ，答案為：< ；

(3)反應(yīng)焓變與起始物質(zhì)能量和終了物質(zhì)能量差有關(guān)，與反應(yīng)條件無(wú)關(guān)，同溫同壓下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下的ΔH相同，答案為：=；

(4)反應(yīng)①為：2HCl(g) + CuO(s) =H2O(g)+CuCl2(s) △H1，反應(yīng)②生成1molCl2(g)的反應(yīng)熱為△H2，由圖示可知反應(yīng)②為：CuCl2(s)+O2(g)= CuO(s) +Cl2(g) △H2，根據(jù)蓋斯定律①+②可得總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2HCl(g)+O2(g)=Cl2(g)+H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH2；

(5)已知：①4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH=-1648kJ/mol

②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393kJ/mol

③2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)=2FeCO3(s) ΔH=-1480kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，①-③2+②4可得熱化學(xué)方程式：4FeCO3(s) +O2(g)=2Fe2O3(s) +4CO2(g) ，所以FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的ΔH=-1648kJ/mol-2(-1480kJ/mol)+4(-393kJ/mol)=-260 kJ/mol，答案為：-260 kJ/mol；

(6)反應(yīng)熱=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和，由反應(yīng)中有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可知，應(yīng)是—CH2CH3中鍵能與—CH=CH2、H2總鍵能之差，所以ΔH=(5412+348-3412-612-436) kJ/mol=+124 kJ/mol。