Question

5．（1）碳、氢气都是重要的燃料，请回答下列与碳、氢气相关的问题：
①1mol固体碳和足量的氧气充分反应 生成二氧化碳，同时放出393.5kJ的热量，请写出该反应的热化学方程式：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol；
②已知2g H₂（g）完全燃烧生成水蒸气时放出241.8kJ的热量，写出氢气与氧气完全反应生成水蒸气的热化学方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6 kJ/mol； 若已知：H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1，则氢气与氧气完全反应生成液态水的热化学方程式为2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）；△H=-571.6kJ/mol．
（2）水热法制备Fe₃O₄纳米颗粒的反应是3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+xOH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，则 x为4，每生成1mol Fe₃O₄，被S₂O₃^2-还原的O₂为0.5mol．

Answer 1

分析 （1）①据热化学方程式的书写方法进行解答，注意标注物质聚集状态和对应焓变；
②根据反应物、生成物的状态、能量的变化写出热化学方程式，H₂O（1）=H₂O（g）；△H=+44.0kJ/mol和（2）中的热化学方程式写出生成液态水的热化学方程式，然后根据方程式计算放出的能量；
（2）从电荷守恒的角度分析，可配平反应的离子方程式：3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，反应中3Fe²⁺→Fe₃O₄，当3molFe²⁺参加反应时，有2molFe²⁺化合价升高，反应中Fe和S元素的化合价升高，被氧化，O₂为氧化剂．

解答 解：（1）①1mol碳完全燃烧后可放出393.5KJ的热量，则该反应的热化学方程式为：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol；
故答案为：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol；
②氢气、氧气、水蒸气的状态都是气态，燃烧后放出能量，所以△H＜0；2g氢气的物质的量是1mol，1mol氢气燃烧后放出241.8kJ的热量，2mol氢气燃烧后放出483.6 kJ的能量，依据盖斯定律计算氢气与氧气完全反应生成水蒸气的热化学方程式：
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-483.6 kJ/mol ①
H₂O（1）=H₂O（g）；△H=+44.0kJ/mol ②
①-②×2得方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）；△H=-571.6kJ/mol
故答案为：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol；2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）△H=-571.6kJ/mol；
（2）反应的离子方程式为3Fe²⁺+2S₂O₃^2-+O₂+4OH^-═Fe₃O₄+S₄O₆^2-+2H₂O，则x=4，生成1mol Fe₃O₄，2molFe²⁺被氧化时，失去2mol电子，则被Fe²⁺还原的O₂的物质的量为0.5mol，
故答案为：4；0.5．

点评 本题考查了热化学方程式书写方法和盖斯定律计算应用，氧化还原反应电子守恒、电荷守恒的分析计算，掌握基础是关键，题目难度中等．