Question

11．回答下列問題：
（1）2molCH₄（g）和4mol O₂（g）反應生成CO₂（g）和H₂O（g）過程中的能量變化如圖1所示．已知E₁=134KJ，E₂=368KJ．則熱化學方程式為2CH₄（g）+4O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-234 kJ•mol^-1生成18g H₂O（l）放出或吸收的能量（范圍）＞58.5KJ
請在圖2中畫出加入催化劑后，反應過程中的能量變化曲線．
（2）在一定條件下，已知下列反應的熱化學反應式：
C（石墨，s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁；   2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H₂
2C₂H₂（g）+5O₂（g）=4CO₂（g）+2H₂O（l）△H₃
由C（石墨，s）和氣態(tài)H₂反應合成氣態(tài)1mol C₂H₂的熱化學方程式2C （s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g））△H=2△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃；
（3）工業(yè)上可通過CO（C≡O）和H₂化合制得CH₃OH（氣態(tài)），各鍵能數(shù)據(jù)如表所示

化學鍵	C-C	C-H	H-H	C-O	C≡O	H-O
鍵能（kJ/mol）	348	413	436	358	1072	463

寫出合成1mol CH₃OH（氣態(tài)）的熱化學方程式CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）△H=-116 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）2molCH₄（g）和4mol O₂（g）反應生成CO₂（g）和H₂O（g）放出熱量368-134=234kJ，根據(jù)熱化學方程式書寫原則進行書寫；$\frac{18g}{18g/mol}$=1mol，由g→l，放熱，故生成1mol液態(tài)水放出的熱量大于$\frac{234kJ}{4}$=58.5；
（2）已知：①C （s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （l）△H₂；
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O （l）△H₃，①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$得，2C （s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g））△H=2△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃，
故熱化學方程式2C （s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g））△H=2△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃，據(jù)此進行分析；
（3）依據(jù)化學反應焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和計算，標注物質聚集狀態(tài)和對應反應的焓變寫出熱化學方程式．

解答 解：（1）2molCH₄（g）和4mol O₂（g）反應生成CO₂（g）和H₂O（g）放出熱量368-134=234kJ，反應熱化學方程式為2CH₄（g）+4O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-234 kJ•mol^-1；$\frac{18g}{18g/mol}$=1mol，由g→l，放熱，故生成1mol液態(tài)水放出的熱量大于$\frac{234kJ}{4}$=58.5KJ；加入催化劑，降低反應物的活化能，反應速率加快，圖象應為，
故答案為：2CH₄（g）+4O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-234 kJ•mol^-1；＞58.5KJ；；
（2）已知：①C （s，石墨）+O₂（g）=CO₂（g）△H₁；
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O （l）△H₂；
③2C₂H₂（g）+5O₂（g）═4CO₂（g）+2H₂O （l）△H₃，①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$得，2C （s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g））△H=2△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃，故熱化學方程式2C （s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g））△H=2△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃，
故答案為：2C （s，石墨）+H₂（g）=C₂H₂（g））△H=2△H₁+$\frac{1}{2}$△H₂-$\frac{1}{2}$△H₃；
（3）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g），反應的焓變可以根據(jù)反應物的總鍵能和生成物的總鍵能計算得到，焓變=反應物總鍵能之和-生成物總鍵能之和，依據(jù)圖表提供的化學鍵的鍵能計算得到，）△H₁═1072KJ/mol+2×436KJ/mol-（3×413KJ/mol+358KJ/mol+463KJ/mol）=-116 kJ•mol^-1，熱化學方程式CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）△H=-116 kJ•mol^-1，
故答案為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH （g）△H=-116 kJ•mol^-1．

點評 本題考查了化學反應能量變化分析、圖象判斷和熱化學方程式書寫，掌握書寫熱化學方程式的基本要求是關鍵，題目較簡單．