Question

17．针对化学反应中的能量变化解决下列问题．
（1）测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热（中和热为57.3kJ•mol^-1）的实验装置如图1所示．某兴趣小组的实验数值结果小于57.3kJ•mol^-1，原因可能是acd （填字母）．
a．实验装置保温、隔热效果差
b．读取混合液的最高温度记为终点温度
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后未洗涤，直接测定H₂SO₄溶液的温度2
（2）今有如下两个热化学方程式：则a＞b（填“＞”、“=”或“＜”）．
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H₁=a kJ•mol^-1?
H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H₂=b kJ•mol^-1?
（3）同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难．现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热．已知：
P₄（白磷，s）+5O₂（g）=P₄O₁₀（s）△H=-2983.2kJ•mol^-1   ①
P（红磷，s）+5/4O₂（g）=1/4P₄O₁₀（s）△H=-738.5kJ•mol^-1     ②
则白磷转化为红磷的热化学方程式为P₄（白磷，s）═4P（红磷，s）△H=-29.2kJ•mol^-1．相同状况下，能量状态较低的是红磷；白磷的稳定性比红磷低（填“高”或“低”）．
（4）用Cl₂生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl．利用反应A，可实现氯的循环利用．
反应A：4HCl+O₂$?_{400℃}^{CuO/CuCl_{2}}$2Cl₂+2H₂O
已知：Ⅰ．此条件下反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量．
Ⅱ．①写出此条件下，反应A的热化学方程式4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1．
②见图2，断开1molH-O键与断开1mol H-Cl键所需能量相差约为31.9kJ，H₂O中H-O键比HCl中HCl键（填“强”或“弱”）强．

Answer 1

分析 （1）a．装置保温、隔热效果差，会损失热量，测得的热量偏小；
b．反应后最高温度记为终点温度；
c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，会损失热量，测得的热量偏小；
d．温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入稀H₂SO₄测温度，硫酸的起始温度偏高．
（2）两个热化学方程式的区别在于物质的聚集状态不同，固体→液体→气体的过程为吸热过程，反之为放热过程；
（3）利用盖斯定律可以解答；物质的能量越低，越稳定；
（3）①反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，依据热化学方程式书写方法，标注物质聚集状态和对应焓变写出热化学方程式；
②依据反应A中，4mol HCl被氧化，放出115.6kJ的热量，焓变=反应物断键吸收热量-生成物形成化学键放出热量计算；键能越大，越稳定；

解答 解：（1）a．装置保温、隔热效果差，会损失热量，测得的热量偏小，中和热的数值偏小，故a正确；
b．反应后最高温度记为终点温度，故b错误；
c．尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，不允许分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，否则会引起热量散失，中和热的数值偏小，故c正确；
d．温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入稀H₂SO₄测温度，由于温度计上会有氢氧化钠，氢氧化钠与硫酸反应放热，导致硫酸的起始温度偏高，中和热的数值偏小，故d正确．
故答案为：acd；
（2）a与b相比较，由于气体变成液体放热，则b反应放出的热量比a多，由于a，b都是负值，则a＞b，故答案为：＞；
（3）P₄（白磷，s）+5O₂（g）=P₄O₁₀（s）△H=-2983.2kJ•mol^-1 ①
P（红磷，s）+5/4O₂（g）=1/4P₄O₁₀（s）△H=-738.5kJ•mol^-1 ②
据盖斯定律，①-②×4可得：P₄（白磷，s）═4P（红磷，s）△H=-29.2kJ•mol^-1
从上面的热化学方程式可见，相同状况下，白磷比红磷能量高；因为能量越低越稳定，所以红磷比白磷稳定．
故答案为：P₄（白磷，s）═4P（红磷，s）△H=-29.2kJ•mol^-1；红磷；低；
（3）①依据反应A中，4molHCl被氧化，放出115.6kJ的热量，反应的热化学方程式为：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1；
故答案为：4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1；
②焓变△H=反应物断键吸收热量-生成物形成化学键放出热量，由4HCl（g）+O₂（g）?2Cl₂（g）+2H₂O（g）△H=-115.6kJ•mol^-1，可得：4×E（H-Cl）+498-[243×2+4×E（H-O）]=-115.6，得到4×E（H-O）-4×E（H-Cl）=498-486+115.6=127.6，E（H-O）-E（H-Cl）=31.9；H₂O中H-O键的键能大于比HCl中HCl键的键能，所以H₂O中H-O键比HCl中HCl键强；
故答案为：31.9；强；

点评 本题考查了中热热的测定、盖斯定律的运用、物质的稳定性与能量的关系、热化学方程式书写，化学键键能和焓变关系计算，题目难度中等，答题时注意体会．