Question

20．在一定条件下，N₂和H₂完全反应生成1molNH₃放热46.0kJ热量．写出氨分解为氢气和氮气的热化学方程式2NH₃（g）=N₂（g）+3H₂（g）△H=+92KJ/mol
（1）已知下列两个热化学方程式：H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-
C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2220.0kJ•mol^-1；
则0.5mol丙烷燃烧生成CO₂和气态水时释放的热量为1022kJ．
（2）已知：TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
写出TiO₂和焦炭、氯气反应生成TiCl₄和CO气体的热化学方程式：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ•mol^-1
（3）科学家已获得了极具理论研究意义的N₄分子，其结构为正四面体（如图所示），与白磷分子相似．已知断裂1molN-N键吸收193kJ热量，断裂1molN≡N键吸收941kJ热量，则1molN₄气体转化为2molN₂时要放出724 kJ能量
（4）有机化合物常用作燃料电池，甲烷是常用的燃料之一，若甲烷氧气燃料电池中电解质溶液为KOH溶液，电池放电时是将化学能转化为电能．其电极反应式分别为：负极CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O
（5）在1L密闭容器中，充入amolN₂和bmolH₂，在一定温度下N₂+3H₂?2NH₃，达到平衡，容器中还剩余CmolN₂，则平衡时N₂的转化率是$\frac{a-c}{a}$×100%，H₂的转化率是$\frac{3（a-c）}{b}$×100%，容器中H₂的平衡浓度是（b-3a+3c）mol/L．

Answer 1

分析 N₂和H₂完全反应生成1molNH₃放热46.0kJ热量，生成2mol氨气放热92KJ，氨气分解为吸热反应，反应的焓变为+92KJ，依据热化学方程式书写得到；
（1）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变，结合焓变和系数之间的关系来回答；
（2）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变，书写热化学方程式即可；
（3）N₄气体转变为N₂气体先破坏N₄分子N-N键吸收能量，再生成N₂分子形成N≡N键放出能量，注意一个N₄分子中含有6个N-N键，根据能量的变化写出热化学反应方程式；
（4）电池放电时是原电池，将化学能转化为电能，负极发生氧化反应，电极反应式为：CH₄+10 OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（5）根据容器中还剩余c molN₂计算出消耗的N₂的物质的量，再计算出N₂的转化率；利用三段式法计算平衡时H₂的平衡浓度．

解答 解：N₂和H₂完全反应生成1molNH₃放热46.0kJ热量，生成2mol氨气放热92KJ，氨气分解为吸热反应，反应的焓变为+92KJ，反应的热化学方程式为：2NH₃（g）=N₂（g）+3H₂（g）△H=+92KJ/mol；
故答案为：2NH₃（g）=N₂（g）+3H₂（g）△H=+92KJ/mol；
（1）①C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-2220.0kJ•mol^-1
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1
则丙烷燃烧生成CO₂和气态水时的反应为：C₃H₈（g）+5O₂（g）═3CO₂（g）+4H₂O（g），△H=①+②×4=-2220.0kJ•mol^-1+4×44.0kJ•mol^-1=2044kJ•mol^-1，所以
0.5mol丙烷燃烧生成CO₂和气态水时释放的热量为1022kJ，故答案为：1022kJ；
（2）①TiO₂ （s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ•mol^-1
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
依据盖斯定律①+②得到：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ•mol^-1；
故答案为：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ•mol^-1；
（3）根据原子守恒知，一个N₄分子生成2个N₂分子，一个N₄分子中含有6个N-N键，破坏1molN₄分子中含有6molN-N键需要吸收193kJ/mol×6mol=1158KJ能量；
生成2molN≡N键放出941kJ/mol×2mol=1882KJ能量，所以该反应放出1884KJ-1158KJ=724KJ能量，所以热化学反应方程式为N₄（g）=2N₂（g）△H=-724KJ/mol，
故答案为：724；
（4）电池放电时是原电池，将化学能转化为电能，负极发生氧化反应，电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，故答案为：化学；电；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（5）根据反应方程式N₂+3H₂ ?2NH₃
            开始  a    b    0  
            转化 a-c  3（a-c）  2（a-c）    
            平衡  c  b-3（a-c）  2（a-c）   
则平衡时N₂的转化率=$\frac{a-c}{a}$×100%；
H₂的转化率=$\frac{3（a-c）}{b}$×100%；容器中H₂的平衡浓度=$\frac{b-3（a-c）}{1}$=（b-3a+3c）mol/L 
故答案为：$\frac{a-c}{a}$×100%；$\frac{3（a-c）}{b}$×100%；（b-3a+3c）mol/L．

点评 本题考查了盖斯定律及原电池原理，难点是电极反应式的书写，要根据电解质溶液的酸碱性书写，为易错点．