Question

【題目】化學在能源開發與利用中起著十分關鍵的作用。

（1）蘊藏在海底的“可燃冰”是高壓下形成的外觀象冰的甲烷水合物固體。甲烷氣體燃燒和水汽化的熱化學方程式分別為：

CH4（g）+ 2O2（g）═ CO2（g）+ 2H2O（g）△H=﹣802.3kJmol﹣1，

H2O（l）═ H2O（g）△H= +44kJmol﹣1；

則356g“可燃冰”（分子式為CH49H2O）釋放的甲烷氣體完全燃燒生成液態水，放出的熱量為________。

（2）0.3mol的氣態高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧氣中燃燒，生成固態三氧化二硼和液態水，放出649.5kJ熱量，其熱化學方程式為________。

（3）家用液化氣中主要成分之一是丁烷（C4H10）。常溫常壓時，當1g丁烷完全燃燒并生成CO2和液態水時，放出熱量50kJ。試寫出該狀態下表示丁烷燃燒熱的熱化學方程式________。

（4）聯合國氣候變化大會于2009年12月7～18日在哥本哈根召開。中國政府承諾到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。

①有效“減碳”的手段之一是節能。下列制氫方法最節能的是________（填字母序號）。

A．電解水制氫：2H2O 2H2↑+O2↑

B．高溫使水分解制氫：2H2O 2H2↑+O2↑

C．太陽光催化分解水制氫：2H2O 2H2↑+O2↑

D．天然氣制氫：CH4+H2O CO+3H2

②用CO2和氫氣合成CH3OCH3（甲醚）是解決 能源危機的研究方向之一。

已知：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）△H=﹣90.7kJmol﹣1

2CH3OH（g） CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣23.5kJmol﹣1

CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.2kJmol﹣1

則CO2和氫氣合成CH3OCH3（g）和水蒸氣的熱化學方程式為________。

Answer 1

【答案】 1780.6kJ B2H6（g）+3O2（g）═ B2O3（s）+3H2O（l）△H=﹣2165 kJ/mol C4H10（g）+ O2（g）═ 4CO2（g）+ 5H2O（l）△H=﹣2900 kJ/mol C 2CO2（g）+ 6H2（g）= CH3OCH3（g）+ 3H2O（g）△H=﹣122.5 kJmol﹣1

【解析】(1)反應式①-2×②可得CH4（g）+ 2O2（g）═ CO2（g）+ 2H2O（l）△H=﹣802.3kJmol﹣1﹣ 2×44kJmol﹣1=﹣890.3 kJmol﹣1，356g“可燃冰”（分子式為CH49H2O）中甲烷的物質的量為2mol，所以完全燃燒放出的熱量為1780.6 kJ；

(2)根據題目所述，其熱化學方程式為B2H6（g）+3O2（g）═ B2O3（s）+3H2O（l）△H=﹣2165 kJ/mol；

(3)根據燃燒熱的定義，是1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物所釋放的熱量，所以該狀態下丁烷燃燒熱的熱化學方程式為C4H10（g）+ O2（g）═ 4CO2（g）+ 5H2O（l） △H= ﹣2900 kJ/mol；

(4) ①電解水需要大量的電能，則A錯誤；高溫使水分解需要大量的燃料，并產生大量的CO2及其它污染環境的氣體，所以B錯誤；太陽能是自然存在的，所以最節能，即C正確；天然氣高溫制氫氣也需要大量的燃料，即D錯誤；正確答案為C；② 根據蓋斯定律結合所求的熱化學方程式可知① ×2+② —③×2即得2CO2（g）+6H2（g） CH3OCH3 (g) +3H2O（g）△H=(﹣90.7kJmol﹣1)×2+(﹣23.5kJmol﹣1)—(﹣41.2kJmol﹣1)×2= ﹣122.5 kJ mol﹣1，所以其熱化學方程式為2CO2（g）+6H2（g） CH3OCH3 (g) +3H2O(g) △H= ﹣122.5kJmol﹣1。