Question

8．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反应热，并采取相应措施．化学反应的反应热通常用实验进行测定，也可进行理论推算．
（1）25℃下实验测得，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（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8KJ/mol
（2）合成氨反应：$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）?NH₃（g），反应过程的能量变化如图1所示．已知N₂（g）与H₂（g）反应生成34gNH₃（g），放出92.2kJ的热量．请回答下列问题：
该反应通常用铁作催化剂，加催化剂会使图中E变小（填“大”或“小”），图中△H=-46.1kJ/mol
（3）由气态基态原子形成1mol化学键释放的能量叫键能．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	391	945

已知反应N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=a kJ•mol^-1．试根据表中所列键能数据估算a 的值：-93．
（4）已知：△H₂=+44kJ•mol^-1，△H₃=-285.8kJ•mol^-1图2列出它们之间的转变关系．请计算298K时由H₂O（g）生成1molH₂（g）和1/2molO₂（g）反应的△H₁=-（△H₂+△H₃）（用△H₂、△H₃表示△H₁计算等式），+241.8kJ•mol^-1（计算△H₁数据结果）．

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）依据催化剂降低反应的活化能加快反应速率分析；结合已知N₂（g）与H₂（g）反应生成34g NH₃（g），放出92.2kJ的热量，分析图象是合成氨反应N₂（g）+3H₂（g）=2NH₃（g），计算得到；
（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）根据图2写出反应2和反应3的热化学方程式，然后根据盖斯定律来分析．

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2molCH₃OH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/mol，
故答案为：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8KJ/mol；
（2）催化剂降低反应的活化能加快反应速率，则加催化剂会使图中E变小；已知N₂（g）与H₂（g）反应生成34g NH₃（g），放出92.2kJ的热量，图象是表示的是反应$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）=NH₃（g）能量变化，由于生成34g氨气放热92.2kJ，则生成17g氨气时放热46.1KJ，故热化学方程式为：$\frac{1}{2}$N₂（g）+$\frac{3}{2}$H₂（g）=NH₃（g）△H=-46.1kJ/mol，
故答案为：小；-46.1kJ/mol；
（3）N₂（g）+3H₂（g）???2NH₃（g）△H=945kJ•mol^-1+436kJ•mol^-1×3-391kJ•mol^-1×6=-93kJ•mol^-1=a kJ•mol^-1，因此a=-93，故答案为：-93；
（4）根据图2可知：H₂O（l）=H₂O（g）△H₂=+44kJ•mol^-1②
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H₃=-285.8kJ•mol^-1③
将-③-②可得：H₂O（g）=H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₁=-（△H₂+△H₃）=-[（-285.8kJ•mol^-1）+（+44kJ•mol^-1）]=+241.8kJ•mol^-1，
故答案为：-（△H₂+△H₃）；+241.8kJ•mol^-1．

点评 本题考查了热化学方程式书写方法和盖斯定律的计算应用等，焓变可以用反应物总键能-生成物总键能计算，题目难度中等．