Question

到目前为止，由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的最主要的能源。

(1)在25℃、101kPa下，16g的甲醇(CH₃OH)完全燃烧生成CO₂和液态水时放出352kJ的热量，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为______。

(2)化学反应中放出的热能(焓变，△H)与反应物和生成物的键能(E)有关。已知：H₂(g)+Cl₂(g)=2HCl(g)  △H=﹣185kJ/mol，E(H﹣Cl)=432kJ/mol，E(Cl﹣Cl)=243kJ/mol则E(H﹣H)=_____。

(3)纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注．已知：2Cu(s)+ O₂(g)═Cu₂O(s)△H=﹣169kJ•mol﹣¹，C(s)+ O₂(g)═CO(g)△H=﹣110.5kJ•mol﹣¹，2Cu(s)+O₂(g)═2CuO(s)△H=﹣314kJ•mol﹣¹，则工业上用炭粉在高温条件下还原CuO制取Cu₂O和CO的热化学方程式_____。

(4)如图是N₂(g)和H₂(g)反应生成2molNH₃(g)过程中能量变化示意图：

①请计算每生成1molNH₃放出热量为：______。

②若起始时向容器内充入1molN₂和3molH₂达平衡后N₂的转化率为20%，则反应放出的热量为Q₁kJ，则Q₁的数值为_________。

Answer

CH3OH(l)+ O2(g) =CO2(g)+H2O(l) △H=﹣704kJ/mol 436 kJ/mol C(s) +2 CuO (s) == Cu2O(s) +CO(g) △H=+34.5kJ/mol 41.6 kJ 18.44

【解析】

(1)依据燃烧热的概念，是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量，根据题干所给量计算1mol甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量，再书写反应的热化学方程式；

(2)根据反应热=反应物总键能-生成物总键能计算；

(3)根据盖斯定律分析解答；

(4)①△H=反应物的活化能-生成物的活化能计算生成2mol氨气放出的能量，再计算得到1mol氨气放出的热量；②依据氮气的转化率计算生成氨气的物质的量，结合热化学方程式计算Q1。

(1)在25℃、101kPa下，16g甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热352kJ，32g甲醇燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为704kJ，则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-704kJ•mol-1，故答案为：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-704kJ•mol-1；

(2) △H=反应物总键能-生成物总键能=E(H﹣H)+243kJ/mol-2×432kJ/mol =-185kJ/mol，解得E(H-H)=436kJ/mol，故答案为：436 kJ/mol；

(3)①2Cu(s)+O2(g)═Cu2O(s) △H=-169kJ•mol-1，②C(s)+O2(g)═CO(g) △H=-110.5kJ•mol-1，③2Cu(s)+O2(g)═CuO(s) △H=-314kJ•mol-1，用炭粉在高温条件下还原CuO制取Cu2O和CO的化学方程式为C(s)+2CuO (s)=Cu(s)+CO(g)，根据盖斯定律，将②-③-×①，反应的焓变为-110.5kJ•mol-1-(-314kJ•mol-1)- ×(-169kJ•mol-1)=34.5kJ•mol-1，故答案为：C(s)+2CuO(s)=Cu2O(s)+CO(g) △H=+34.5kJ•mol-1；

(4)①如图是N2和H2反应生成2mol NH3过程中能量变化示意图，反应焓变△H=反应物的活化能-生成物的活化能=335kJ/mol-427.2kJ/mol=-92.2kJ/mol，所以生成1mol氨气放热46.1kJ，故答案为：46.1 kJ；

 ②如图是N2和H2反应生成2mol NH3过程中能量变化示意图，反应焓变△H=335kJ/mol-427.2kJ/mol=-92.2kJ/mol，起始时向容器内充入1molN2和3molH2达平衡后N2的转化率为20%，生成氨气的物质的量为1mol ×20%×2=0.4mol，生成0.4mol氨气放出的热量=×92.2kJ=18.44kJ，故答案为：18.44。