Question

【題目】到目前為止，由化學(xué)能轉(zhuǎn)變的熱能或電能仍然是人類使用最主要的能源．
（1）化學(xué)反應(yīng)中放出的熱能（焓變，△H）與反應(yīng)物和生成物的鍵能（E）有關(guān)．已知：H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=﹣a kJmol﹣1；E（H﹣H）=b kJmol﹣1 ， E（Cl﹣Cl）=c kJmol﹣1 ， 則：E（H﹣Cl）=；
（2）氯原子對O3的分解有催化作用：O3（g）+Cl（g）=ClO（g）+O2（g）△H1 ， ClO（g）+O（g）=Cl（g）+O2（g）△H2 ， 大氣臭氧層的分解反應(yīng)是O3+O=2O2△H．該反應(yīng)的能量變化示意圖如圖1所示．則反應(yīng)O3（g）+O（g）=2O2（g）的正反應(yīng)的活化能為kJmol﹣1 ．

（3）實驗中不能直接測出由石墨和氫氣反應(yīng)生成甲烷反應(yīng)的反應(yīng)熱，但可測出CH4、石墨和H2燃燒反應(yīng)的反應(yīng)熱，求由石墨生成甲烷的反應(yīng)熱．已知：
①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣a kJmol﹣1
②C（石墨）+O2（g）═CO2（g）△H=﹣b kJmol﹣1
③H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H=﹣c kJmol﹣1
則反應(yīng)C（石墨）+2H2（g）→CH4（g）的反應(yīng)熱：
△H=kJmol﹣1 ．
又已知：該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H﹣T△S可作為反應(yīng)方向的判據(jù)，當(dāng)△H﹣T△S＜0時可自發(fā)進行；則該反應(yīng)在什么條件下可自發(fā)進行 ． （填“低溫”、“高溫”）
（4）有圖2所示的裝置，該裝置中Cu極為極；當(dāng)銅片的質(zhì)量變化為12.8g時，a極上消耗的O2在標準狀況下的體積為L．

Answer 1

【答案】
（1） KJ/mol
（2）E1﹣E2
（3）（﹣2c﹣b+a）kJ?mol﹣1,低溫
（4）陽,2.24
【解析】解：（1）由于反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能﹣生成物的鍵能，設(shè)E（H﹣Cl）為Xmol，故有：E（H﹣H）+E（Cl﹣Cl）﹣2X=﹣akJ/mol，即bkJ/mol+ckJ/mol﹣2X=﹣aKJ/mol 解得X= KJ/mol，
所以答案是： （a+b+c）/2 kJmol﹣1；
（2）反應(yīng)的活化能是使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量，依據(jù)圖象能量關(guān)系可知，正反應(yīng)的活化能=E1﹣E2；

所以答案是：E1﹣E2；
（3）已知①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣a kJmol﹣1

②C（石墨）+O2（g）═CO2（g）△H=﹣b kJmol﹣1

③H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H=﹣c kJmol﹣1

由蓋斯定律可知，②+2×③﹣①可得C（石墨，s）+2H2（g）═CH4（g）△H=（﹣2c﹣b+a） kJmol﹣1，

又該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，又△S＜0，所以該反應(yīng)在低溫下△H﹣T△S＜0可自發(fā)進行；

所以答案是：（﹣2c﹣b+a） kJmol﹣1；低溫；
（4）裝置圖可知左邊為原電池，是氫氧燃料電池，氧氣一端為原電池正極，氫氣一端電極為原電池負極，右邊裝置為電解池，與a相連的銅電極為陽極，與b電極連接的鋅電極為電解池的陰極，當(dāng)銅片的質(zhì)量變化為12.8g時物質(zhì)的量= =0.2mol，依據(jù)電極反應(yīng)和電子守恒計算得到，銅電極電極反應(yīng)：Cu﹣2e﹣=Cu2+；a電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，依據(jù)電子守恒得到O2～2Cu，a極上消耗的O2物質(zhì)的量為0.1mol，標準狀況下的體積=0.1mol×22.4L/mol=2.24L，

所以答案是：陽；2.24．