Question

7．为解决能源短缺问题，工业生产中应合理利用化学能．
（1）25℃，1.01×10⁵ Pa时，实验测得，4g氢气在O₂中完全燃烧生成液态水，放出572kJ的热量，则表示H₂的燃烧热的热化学方程式为H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-286kJ/mol．
（2）如图是某笔记本电脑使用的甲醇燃料电池的结构示意图．放电时甲醇应从a处通入（填“a”或“b”），电池内部H⁺向右（填“左”或“右”）移动．写出电池负极的电极反应式2CH₃OH+2H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺．正极的电极反应式3O₂+12e^-+12H⁺═6H₂O．
（3）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．
已知：N₂（g）+3H₂（g）═2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1．
试根据表中所列键能数据计算a的数值391．

化学键	H-H	N-H	N≡N
键能/kJ•mol-1	436	a	945

当可逆反应中净生成N-H物质的量为2mol 时，反应放热31KJ．
（4）已知：C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1①
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1②
2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1③
根据盖斯定律，计算反应2C（s，石墨）+H₂（g）═C₂H₂（g）的△H=+226.7kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量；根据n=$\frac{m}{M}$计算1mol氢气完全燃烧放出的热量，结合热化学方程式的书写方法写出热化学方程式；
（2）根据电子流向可知a为负极，负极发生氧化反应，b为正极发生还原反应，溶液中阳离子移向正极；
（3）根据反应热等于反应物的总键能-生成物的总键能求算；根据热化学方程式计算当可逆反应中净生成N-H物质的量为2mol 时，反应放出的热量；
（4）①C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-2599kJ•mol^-1
利用盖斯定律将①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$计算反应热．

解答 解：（1）4g氢气即2mol在O₂中完全燃烧生成液态水，放出572kJ的热量，则1mol氢气在氧气中燃烧生成液态水，放出286kJ的热量，则表示H₂的燃烧热的热化学方程式为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-286 kJ/mol，
故答案为：H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-286 kJ/mol；
（2）原电池中电子从负极经外电路流向正极，根据电子流向可知a电极为负极，甲醇在负极上发生氧化反应，电极反应式为2CH₃OH+2H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺，b为正极，氧气得电子发生还原反应，电极反应式为3O₂+12e^-+12H⁺═6H₂O，氢离子移向正极右侧，
故答案为：a；右；2CH₃OH+2H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺；3O₂+12e^-+12H⁺═6H₂O；
（3）N₂（g）+3H₂（g）???2NH₃（g）△H=945kJ•mol^-1+436kJ•mol^-1×3-akJ•mol^-1×6=-93kJ•mol^-1，a=391 kJ•mol^-1，当可逆反应中净生成N-H物质的量为2mol 时，即生成$\frac{2}{3}$molNH₃，所以反应放热为$\frac{2}{3}$×$\frac{1}{2}$×93=31KJ，故答案为：391；31KJ；
（4）①C（s，石墨）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ•mol^-1
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-2599kJ•mol^-1
利用盖斯定律将①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$可得：
2C（s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g）△H=（-393.5kJ/mol）×2+$\frac{1}{2}$×（-571.6kJ/mol）-$\frac{1}{2}$×（-2599 kJ/mol）=+226.7kJ•mol^-1，
故答案为：+226.7kJ•mol^-1．

点评 本题考查了热化学方程式的书写、原电池原理以及电极反应式的书写、据键能计算焓变、盖斯定律的应用，题目难度不大．