Question

可燃冰中蕴藏着大量的甲烷，有望成为未来新能源。已知1 mol CH₄气体完全燃烧生成CO₂气体和液态H₂O时放出的热量为890.3 kJ，当它不完全燃烧生成CO气体和液态H₂O时，放出的热量为519 kJ。如果1 mol CH₄在n g O₂中燃烧生成CO、CO₂气体和液态H₂O，放出731.25 kJ热量。

(1)写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式。

(2)写出甲烷气体不完全燃烧的热化学方程式。

(3)计算n的值。

Answer 1

(1)1 mol CH₄完全燃烧生成CO₂气体和液态水放出的热量就是CH₄的燃烧热，所以表示甲烷燃烧热的热化学方程式为CH₄(g)+2O₂(g)====CO₂(g)+

2H₂O(l)       ΔH=-890.3 kJ·mol^-1。

(2)CH₄气体不完全燃烧的热化学方程式写成下面两种形式都可以：

CH₄(g)+O₂(g)====CO(g)+2H₂O(l)    ΔH=-519 kJ·mol^-1             ①

或2CH₄(g)+3O₂(g)====2CO(g)+4H₂O(l)    ΔH=-1 038 kJ·mol^-1

(3)CH₄气体完全燃烧的热化学方程式为：

CH₄(g)+2O₂(g)====CO₂(g)+2H₂O(l)    ΔH=-890.3 kJ·mol^-1         ②

设1 mol CH₄中，发生反应①②的CH₄的物质的量分别为x、y，则有：

解得：x≈0.43 mol,y≈0.57 mol

相应消耗O₂的质量为：(3x/2+2y)mol×32 g·mol^-1=57.12 g。

答案：(1)CH₄(g)+2O₂(g)====CO₂(g)+2H₂O(l)    ΔH=-890.3 kJ·mol^-1

(2)CH₄(g)+O₂(g)====CO(g)+2H₂O(l)    ΔH=-519 kJ·mol^-1

或2CH₄(g)+3O₂(g)====2CO(g)+4H₂O(l)    ΔH=-1 038 kJ·mol^-1

(3)n=57.12