Question

18．化学反应过程中总是伴随着能量的变化，能量间可以相互转化．
（l）己知：甲烷和一氧化碳的燃烧热（△H）．分别为-890kJ•moL^-1、-283kJ•moL^-1．则CH₄（g）+2CO₂（g）═4CO（g）+2H₂O（l）△H=+323kJ•moL^-1
（2）自然界发生的一个固氮反应是N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），己知N₂、O₂、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能里依次为946kJ•moL-1、498kJ•moL^-1、632kJ•moL^-1，则该反应的△H=+180kJ•moL^-1．
（3）晶体硅（熔点1410℃）是良好的半导体材料．由粗硅制纯硅过程如下：
Si粗$→_{460℃}^{Cl_{2}}$SiCl₄$\stackrel{蒸馏}{→}$SiCl₄纯$→_{1100℃}^{H_{2}}$Si硅
在由SiCl₄制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJ•mol^-1．
（4）在量热计（如图）中将100mL 0.50kJ•moL^-1的CH₃COOH溶液与100mL 0.55kJ•moL^-1NaOH 溶液混合，温度从298.0K升高到300.7K．已知量热计的热容常数（量热计各部件每升高1K所需要的热量）是150.5J•K^-1，溶液密度均为1g•mL^-1，生成溶液的比热容c=4.184J•g^-1•K^-1（己知CH₃COOH电离要吸热）．
则实验测得CH₃COOH的中和热△H=-53.3kJ/mol．
（5）已知：
P₄（g）+6Cl₂（g）═4PCl₃（g），△H=a kJ•moL^-1，
P₄（g）+10Cl₂（g）═4PCl₅（g），△H=b kJ•moL^-1，
P₄具有正四面体结构，PCl₅中P-Cl键的键能为c kJ•moL^-1，PCl₃中P-Cl键的键能为1.2kJ•moL^-1，则Cl-Cl键的键能为1.4c+0.25b-0.25akJ•moL^-1．

Answer 1

分析 （1）根据CH₄和CO的燃烧热写出热化学方程式，再据盖斯定律解答；
（2）热化学方程式中，反应焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，据此计算；
（3）每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，结合物质的量与反应放出的热量成正比计算；
（4）根据化学反应热的计算公式Q=cm△T来计算；
（5）依据盖斯定律和已知热化学方程式求出Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）的反应热，再依据焓变=反应物键能之和-生成物键能之和计算分析．

解答 解：（1）CH₄和CO的燃烧热分别为809kJ/mol和283kJ/mol，其热化学方程式为：
①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-809kJ•mol^-1
②CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1
据盖斯定律，①-②×4得：CH₄（g）+3CO₂（g）?4CO（g）+2H₂O（g）△H=+323kJ/mol，
故答案为：+323；
（2）N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），已知N₂、O₂、NO三种分子中化学键断裂所吸收的能量依次为946kJ•mol^-1、498kJ•mol^-1、632kJ•mol^-1，反应焓变△H=（946kJ•mol^-1+498kJ•mol^-1）-2×632kJ•mol^-1=+180kJ/mol，
故答案为：+180；
（3）每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，则生成1mol纯硅吸收的热量为$\frac{28a}{1.12×1{0}^{3}}$kJ=0.025akJ，所以该反应的热化学方程式为2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJ•mol^-1，
故答案为：2H₂（g）+SiCl₄（g）$\frac{\underline{\;1100℃\;}}{\;}$Si（s）+4HCl（g）△H=+0.025akJ•mol^-1；
（4）将100mL 0.50mol/L的CH₃COOH溶液与100mL 0.55mol/L NaOH溶液混合，完全反应生成0.05mol水放出的热量为：Q=cm△T=[150.5J/K+4.184J/（g•K）×200mL×1g•mL^-1]×（300.7-298.0）K=2665.71kJ，则生成1mol水放出的热量为：2665.71kJ×$\frac{1mol}{0.05mol}$=53314.2J≈5.33×10⁴J=53.3 kJ，
所以CH₃COOH的中和热△H=-53.3 kJ/mol，
故答案为：-53.3kJ/mol；
（5）已知：①P₄（g）+6Cl₂（g）=4PCl₃（g）△H=a kJ?mol^-1；
②P₄（g）+10Cl₂（g）=4PCl₅（g）△H=b kJ?mol^-1；
利用“盖斯定律”，（②-①）×$\frac{1}{4}$得：Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）△H=$\frac{b-a}{4}$kJ•mol^-1，
由Cl₂（g）+PCl₃（g）=PCl₅（g）△H=$\frac{b-a}{4}$kJ•mol^-1 可得E（Cl-Cl）+3×1.2c-5c=$\frac{b-a}{4}$，
因此可得：E（Cl-Cl）=$\frac{b-a+5.6c}{4}$kJ•mol^-1=1.4c+0.25b-0.25akJ•mol^-1，
故答案为：1.4c+0.25b-0.25a．

点评 本题考查了反应热的计算、中和热的测定，题目难度中等，注意掌握盖斯定律的含义及利用盖斯定律计算反应热的方法，明确测定中和热的原理、操作方法．