Question

（10分）為了合理利用化學能，確保安全生產，化工設計需要充分考慮化學反應的反應熱，并采取相應措施。化學反應的反應熱通常用實驗進行測定，也可進行理論推算。

（1） 實驗測得，5g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態水時釋放出113.5kJ的熱量，則甲醇的標準燃燒熱ΔH＝                    。

（2）今有如下兩個熱化學方程式：?則a      b（填“＞”、“＝”或“＜”）

H₂(g)+ 1/2O₂(g)＝H₂O(g)　 ΔH₁＝a kJ·mol^-1?

H₂(g)+ 1/2O₂(g)＝H₂O(l)   ΔH₂＝b kJ·mol^-1?

（3）拆開1mol氣態物質中某種共價鍵需要吸收的能量叫鍵能。從化學鍵的角度分析，化學反應的過程就是反應物的化學鍵的破壞和生成物的化學鍵的形成過程。在化學反應過程中，拆開化學鍵需要消耗能量，形成化學鍵又會釋放能量。

化學鍵	H－H	N－H	N≡N
鍵能/kJ·mol－1	436	391	945

已知反應N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g)  △H＝a kJ·mol^－1。試根據表中所列鍵能數據估算a 的值：_______________(注明“+”或“－”)。

（4）依據蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學反應的反應熱進行推算。利用水煤氣合成二甲醚的三步反應如下：

① 2H₂(g) + CO(g) CH₃OH(g)；ΔH ＝－90.8 kJ·mol^－1

② 2CH₃OH(g) CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)；ΔH＝－23.5 kJ·mol^－1

③ CO(g) + H₂O(g) CO₂(g) + H₂(g)；ΔH＝－41.3 kJ·mol^－1

總反應：3H₂(g) + 3CO(g)  CH₃OCH₃(g) + CO₂ (g)的ΔH＝                      ；

 

Answer 1

【答案】

(1) △H＝－726.4  kJ·mol^－1（2分）

(2)＞（2分）    (3) －93（3分）     (4) －246.4 kJ·mol^－1（3分）

【解析】（1）5g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態水時釋放出113.5kJ的熱量，則1mol甲醇燃燒放出的熱量是113.5kJ÷5×32＝726.4kJ，則燃燒熱為－726.4  kJ·mol^－1。

（2）氣態水的能量高于液態水的能量，所以氫氣燃燒生成液態水時放出的能量多，放熱越多，△H越小，即a＞b。

（3）反應熱就是斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，即該反應的反應熱是945 kJ·mol^－1＋3×

+

436 kJ·mol^－1－2×3×391 kJ·mol^－1＝－93 kJ·mol^－1.

（4）考查蓋斯定律的應用。根據已知反應可知①×2＋②＋③即得到3H₂(g) + 3CO(g)  CH₃OCH₃(g) + CO₂，所以反應熱是－90.8 kJ·mol^－1×2－23.5 kJ·mol^－1－41.3 kJ·mol^－1＝－246.4 kJ·mol^－1。