Question

5．為了合理利用化學(xué)能，確保安全生產(chǎn)，化工設(shè)計需要充分考慮化學(xué)反應(yīng)的焓變，并采取相應(yīng)措施．化學(xué)反應(yīng)的焓變通常用實驗進行測定，也可進行理論推算．
（1）實驗測得，5g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水時釋放出113.5kJ的熱量，試寫出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8kJ/mol．
（2）如圖是某筆記本電腦用甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖．放電時甲醇應(yīng)從a處通入（填“a”或“b”），電池內(nèi)部H⁺向右（填“左”或“右”）移動．寫出電池負極的電極反應(yīng)式：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．
（3）由氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量叫鍵能．從化學(xué)鍵的角度分析，化學(xué)反應(yīng)的過程就是反應(yīng)物的化學(xué)鍵的破壞和生成物的化學(xué)鍵的形成過程．在化學(xué)反應(yīng)過程中，拆開化學(xué)鍵需要消耗能量，形成化學(xué)鍵又會釋放能量．

化學(xué)鍵	H-H	N-H	N≡N
鍵能/kJ•mol-1	436	a	945

已知反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1．試根據(jù)表中所列鍵能數(shù)據(jù)計算a 的數(shù)值：+391 kJ•mol^-1．
（4）依據(jù)蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進行推算．
已知：C（s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁=-393.5kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂=-571.6kJ•mol^-1
2C₂H₂（g）+5O₂（g）=4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃=-2599kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，計算2C（s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g）反應(yīng)的焓變△H=+226.7kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫方法可知，化學(xué)計量數(shù)與反應(yīng)熱成正比，5gCH₃OH在氧氣中燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放出113.5kJ熱量，64g即1molCH₃OH在氧氣中燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放出1452.8kJ熱量，并注意標明物質(zhì)的聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出熱化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)電子流向可知c為負極，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中陽離子移向正極，甲醇失電子被氧化在酸溶液中生成二氧化碳和水，結(jié)合電荷守恒和原子守恒書寫；
（3）根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能求算；
（4）利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱，利用蓋斯定律將①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$得到熱化學(xué)方程式；

解答 解：（1）5gCH₃OH在氧氣中燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放出113.5kJ熱量，64g即1molCH₃OH在氧氣中燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放出1452.8kJ熱量，則熱化學(xué)方程式為：2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8KJ，
故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1452.8kJ/mol；
（2）原電池中電子從負極經(jīng)外電路流向正極，根據(jù)電子流向可知c電極為負極，甲醇在負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，氫離子移向右側(cè)為正極，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案為：a；右；CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（3）已知反應(yīng)N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-93kJ•mol^-1，△H=945kJ•mol^-1+436kJ•mol^-1×3-akJ•mol^-1×6=-93kJ•mol^-1，a=+391 kJ•mol^-1，
故答案為：+391 kJ•mol^-1；
（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
利用蓋斯定律將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，
故答案為：+226.7kJ•mol^-1．

點評 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、原電池原理以及電極反應(yīng)式的書寫、據(jù)鍵能計算焓變、蓋斯定律的應(yīng)用，題目難度中等．