Question

5．为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施．化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算．
（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用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）由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能．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．在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量．

化学键	H-H	N-H	N≡N
键能/kJ•mol-1	436	a	945

已知反应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 kJ•mol^-1．
（4）依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算．
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2C（s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g）反应的焓变△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，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，并注意标明物质的聚集状态和对应反应的焓变写出热化学方程式；
（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，甲醇失电子被氧化在酸溶液中生成二氧化碳和水，结合电荷守恒和原子守恒书写；
（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，利用盖斯定律将①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$得到热化学方程式；

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，氢离子移向右侧为正极，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案为：a；右；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（3）已知反应N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1，△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 kJ•mol^-1；
（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，题目难度中等．