Question

9．（1）已知1molSO₂（g）生成1molSO₃（g）的能量变化如图所示，回答下列问题：
①图中A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量．
②2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=-2E₂（用含“E₁”、“E₂”、“E₃”的代数式表示）
③已知：在一定条件下，64gSO₂气体氧化为SO₃气体时放出99kJ的热量，请写出SO₂氧化为SO₃的热化学方程式SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=SO₃（g）△H=-99kJ•mol^-1．
（2）把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径Ⅰ：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁＜0     ①
途径Ⅱ：先制成水煤气：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂＞0   ②
再燃烧水煤气：
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃＜0       ③
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₄＜0      ④
请回答：
途径Ⅰ放出的热量等于（填“大于”、“等于”或“小于”）途径Ⅱ放出的热量．用△H₂、△H₃、△H₄的数学关系式是△H₁=△H₂+$\frac{1}{2}$（△H₃+△H₄）．

Answer 1

分析 （1）①根据A、C分别表示反应物总能量的生成物总能量；
②根据参加反应SO₂的物质的量之比等于对应的△H之比；
③根据64g SO₂气体氧化为SO₃气体时放出99kJ的热量来求；
（2）根据盖斯定律可知，反应热只与始态和终态有关，而与反应的途径无关，通过观察可知途径Ⅰ和途径Ⅱ是等效的，所以途径Ⅰ放出的热量等于途径Ⅱ放出的热量；将途径Ⅱ的三个化学方程式乘以适当的系数进行加减，反应热也乘以相应的系数进行相应的加减，构造出途径I的热化学方程式，据此判断△H₁、△H₂、△H₃、△H₄的数学关系式．

解答 解：（1）①因图中A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量，故答案为：反应物总能量；生成物总能量；
②因1mol SO₂（g）氧化为1mol SO₃的△H=-E₂kJ•mol^-1，所以2mol SO₂（g）氧化为2mol SO₃的△H=-2E₂kJ•mol^-1，则2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H=-2E₂kJ•mol^-1，故答案为：-2E₂；
③因64g 即1molSO₂气体氧化为SO₃气体时放出99kJ的热量，则SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=SO₃（g）△H=-99kJ•mol^-1，所以SO₂氧化为SO₃的热化学方程式为SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=SO₃（g）△H=-99kJ•mol^-1，
故答案为：SO₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=SO₃（g）△H=-99kJ•mol^-1；
（2）根据盖斯定律可知，反应热只与始态和终态有关，而与反应的途径无关，通过观察可知途径Ⅰ和途径Ⅱ是等效的，途径Ⅰ和途径Ⅱ等量的煤燃烧消耗的氧气相等，两途径最终生成物只有二氧化碳，所以途径Ⅰ放出的热量等于途径Ⅱ放出的热量．
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂＞0 ②
再燃烧水煤气：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃＜0 ③
2H₂（g）+O₂ （g）═2H₂O（g）△H₄＜0 ④
由盖斯定律可知，②×2+③+④得2C（s）+2O₂ （g）═2CO₂（g）△H=2△H₂+△H₃+△H₄．
所以△H₁=$\frac{1}{2}$△H=$\frac{1}{2}$（2△H₂+△H₃+△H₄）=△H₂+$\frac{1}{2}$（△H₃+△H₄）．
故答案为：等于；△H₁=△H₂+$\frac{1}{2}$（△H₃+△H₄）．

点评 本题主要考查了反应过程的能量变化图以及运用盖斯定律进行反应热的计算，理解盖斯定律是解题的关键，一个反应可以分步进行，则各步反应的吸收或放出的热量总和与这个反应一次发生时吸收或放出的热量相同，即反应热只与始态和终态有关，而与反应的途径无关，难度不大．