Question

（1）甲醇是一种优质燃料，可制作燃料电池．
①工业上可用下列两种反应制备甲醇：
CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁
CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
已知：2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃
则2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g） 的反应热△H=

 

（用△H₁、△H₂、△H₃表示）．
②生产甲醇的原料CO和H₂来源于：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₄．一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图a．则△H₄

 

0，P1

P₂（填“＜”、“＞”或“=”）；
（2）用CO₂来生产燃料甲醇的反应原理：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），某些化学键的键能数据如下表：

化学键	C-C	C-H	H-H	C-O	C=O	H-O
键能/kJ?mol-1	348	413	436	358	750	463

计算反应上述反应的焓变△H=

 

．
（3）氢气燃烧生成液态水的热化学方程式是2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-572kJ/mol
请回答下列问题：
①生成物能量总和

 

（填“大于”、“小于”或“等于”）反应物能量总和
②若2mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量

 

572kJ（填“大于”、“小于”或“等于”）
（4）已知：
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
则甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热效率是完全燃烧时的

 

倍（计算结果保留1位小数）．
（5）已知热化学方程式如下：N₂（g）+3H₂O（1）═2NH₃（g）+

3

2

O₂（g）；△H=+765.2kJ?mol^-1，请在答题卡的坐标图中，画出上述反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注．

Answer 1

考点：反应热和焓变,用盖斯定律进行有关反应热的计算,转化率随温度、压强的变化曲线

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）①运用盖斯定律解答，注意分析待求反应中的反应物和生成物在已知反应中的位置，通过加减求得；
②从CO转化率随温度的变化趋势分析第一问；在200℃时，看不同压强下CO的转化率大小，结合化学方程式中反应前后气体的体积变化解答；
（2）反应CO₂（g）+3H₂（g）

高温  .

CH₃OH （g）+H₂O（g），△H₁ 的焓变可以根据表内的化学键键能计算，焓变=反应物键能总和-生成物键能总和；
（3）①△H＜0说明反应放热，反应物能量高于生成物能量；
②相同物质的量的液态水比水蒸气所含能量低；
（4）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到不完全燃烧的热化学方程式进行计算得到；
（5）作图时注意起点、拐点和终点，依据△H的值可画出．

解答： 解：（1）①已知①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
②CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
③2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₃
据盖斯定律，①-②得：④CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=△H₁-△H₂
再④×2+③得：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=2△H₁-2△H₂+△H₃，
故答案为：2△H₁-2△H₂+△H₃；
②从图a可见，CH₄转化率随温度的升高而增大，说明升温时平衡正向移动，△H＞0；
在图a的200℃位置，平行与纵轴画一条虚线，可见CH₄的转化率P₁＞P₂，在CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）反应中，生成物的气体体积大于反应物，压强增大时平衡向逆向移动，故P₁＜P₂，
故答案为：＞；＜；
（2）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），反应的焓变可以根据反应物的总键能和生成物的总键能计算得到，焓变=反应物总键能之和-生成物总键能之和，依据图表提供的化学键的键能计算得到，）△H₁=2×348KJ/mol+3×436KJ/mol-[（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）+2×463KJ/mol]=-178 kJ?mol^-1，
故答案为：-178 kJ?mol^-1；
（3）①△H=生成物能量和-反应物能量和＜0，说明反应物能量高，故答案为：小于；
②水蒸气变成液态水会释放热量，2mol氢气燃烧生成液态水放出的热量比生成水蒸气放出的热量多，故答案为：小于；
（4））①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-890.3kJ/mol
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水时的热化学方程式依据盖斯定律①×2-②得到：2CH₄（g）+3O₂（g）=2CO（g）+4H₂O（l）△H=-1214.6KJ/mol；
1mol甲烷不完全燃烧的热效率是完全燃烧的

1214.6 2

890.3

=0.7，
故答案为：0.7；
（5）△H=+765.2kJ?mol^-1说明反应物能量比生成物能量低，反应物分子拆成原子过程吸收能量，原子重新组合成分子释放能量，可画出下图：
，故答案为：．

点评：本题考查知识面广，能力要求高，既有识图也有作图，并从能量变化和键能变化两个角度考查△H的求法，应仔细审题，认真完成．