Question

2．为解决能源短缺问题，工业生产中应合理利用化学能．
（1）实验测得，5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8kJ/mol
（2）如图是某笔记本电脑使用的甲醇燃料电池的结构示意图．
放电时甲醇应从a处通入（填“a”或“b”），电池内部H⁺向右（填“左”或“右”）移动．写出电池负极的电极反应式CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．
（3）从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程．

化学键	H-H	N-H	N≡N
键能/kJ•mol-1	436	a	945

已知：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1．试根据表中所列键能数据计算a 的数值391
（4）已知：C（s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1
2C₂H₂（g）+5O₂（g）=4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1
根据盖斯定律，计算反应2C（s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g）的△H=+226.7kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）根据热化学方程式的书写方法可知，化学计量数与反应热成正比，并注意标明物质的聚集状态来解答；
（2）根据电子流向可知c为负极，负极发生氧化反应，溶液中阳离子移向正极，甲醇被氧化生成二氧化碳和水；
（3）根据反应热等于反应物的总键能-生成物的总键能求算；
（4）利用盖斯定律计算反应热，并书写热化学方程式．

解答 解：（1）5gCH₃OH在氧气中燃烧生成CO₂和液态水，放出113.5kJ热量，64g即1molCH₃OH在氧气中燃烧生成CO₂和液态水，放出1452.8kJ热量，则热化学方程式为：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8KJ，
故答案为：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8kJ/mol；
（2）原电池中电子从负极经外电路流向正极，根据电子流向可知c电极为负极，甲醇在负极上发生氧化反应，氢离子移向正极右侧，电极反应式为CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案为：a；右；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（3）N₂（g）+3H₂（g）???2NH₃（g）△H=945kJ•mol^-1+436kJ•mol^-1×3-akJ•mol^-1×6=-93kJ•mol^-1，a=391 kJ•mol^-1，故答案为：391；
（4）①C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-2599kJ•mol^-1
利用盖斯定律将①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$可得：
2C（s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g）△H=（-393.5kJ/mol）×2+$\frac{1}{2}$×（-571.6kJ/mol）-$\frac{1}{2}$×（-2599 kJ/mol）=+226.7kJ•mol^-1，
故答案为：+226.7kJ•mol^-1．

点评 本题考查了热化学方程式的书写、原电池原理以及电极反应式的书写、据键能计算焓变、盖斯定律的应用，题目难度不大．