Question

20．化學反應是一個由斷裂舊化學鍵吸熱和形成新化學鍵放熱兩個相反的過程構成的統(tǒng)一整體，在舊鍵斷裂和新鍵形成的過程中一般認為存在著一個臨界的過渡狀態(tài)．化學反應過程中放出或吸收的熱量，叫做反應熱．在恒壓條件下，它等于反應前后體系的焓變，用符號△H表示．試看圖回答下列各題：
（1）如圖Ⅰ所示是NO₂和CO反應生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖，由圖可知該反應的反應熱△H=-234 kJ•mol^-1．若加入催化劑只能改變反應達到過渡態(tài)所需的能量（如使圖Ⅰ中E₁和E₂的值減小）但對反應物和生成物本身的能量和狀態(tài)無影響，則△H的值將不變（填“增大”、“減小”或“不變”）；
（2）如圖Ⅱ表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲生成氫化物時的焓變數(shù)據(jù)，根據(jù)焓變數(shù)據(jù)分析可知b代表Se元素．上述氫化物中穩(wěn)定性最強的是H₂O（填“化學式”，下同），氫化物的沸點由高到低的順序為H₂O＞H₂Te＞H₂Se＞H₂S；
（3）已知：向足量H₂SO₄溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液，放出的熱量是5.0kJ．如果向足量Ba（OH）₂溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 HCl溶液時，放出的熱量為2.2kJ．則Na₂SO₄溶液與BaCl₂溶液反應的熱化學方程式為SO₄^2-（aq）+Ba²⁺（aq）=BaSO₄（s）△H=-15 kJ•mol^-1；
（4）已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1，H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1．由此可知，在等溫下蒸發(fā)54g液態(tài)水需吸收132kJ的熱量．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，1mol NO₂和1mol CO反應生成CO₂和NO放出熱量234kJ；加入催化劑能降低反應所需的活化能，但是不改變反應物的總能量和生成物的總能量；
（2）非金屬元素氫化物的穩(wěn)定性與生成1mol氫化物時的△H的關系為：根據(jù)元素周期律，同一主族元素非金屬性越強，生成氣態(tài)氫化物越容易，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定；而根據(jù)熱力學，能量越低越穩(wěn)定．a、b、c、d依次為H₂Te、H₂Se、H₂S、H₂O，據(jù)此解答即可；
（3）向H₂SO₄溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液反應涉及的離子方程式有Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s），H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），向足量Ba（OH）₂溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 HCl溶液時，反應涉及的離子方程式為H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），Na₂SO₄溶液與BaCl₂溶液反應的離子方程式為Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s），從能量守恒的角度解答；
（4）利用蓋斯定律計算即可．

解答 解：（1）由圖可知，1mol NO₂和1mol CO反應生成CO₂和NO放出熱量=368-134=234kJ，加入催化劑能降低反應所需的活化能，則E₁和E₂都減小，催化劑不能改變反應物的總能量和生成物的總能量之差，即反應熱不改變，所以催化劑對反應熱無影響，故答案為：-234 kJ•mol^-1；不變；
（2）非金屬元素氫化物的穩(wěn)定性與生成1mol氫化物時的△H的關系為：根據(jù)元素周期律，同一主族元素非金屬性越強，生成氣態(tài)氫化物越容易，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定；而根據(jù)熱力學，能量越低越穩(wěn)定．a、b、c、d依次為H₂Te、H₂Se、H₂S、H₂O，由于水中存在氫鍵，故水的沸點最高，故答案為：Se；H₂O；H₂O＞H₂Te＞H₂Se＞H₂S；
（3）100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂的物質的量為0.04mol，向H₂SO₄溶液中加入100mL 0.4mol•L^-1 Ba（OH）₂溶液反應涉及的離子方程式有Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s），H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），100mL 0.4mol•L^-1 HCl的物質的量為0.04mol，反應涉及的離子方程式為H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l），根據(jù)放出的熱量為2.2kJ，
可知H⁺（aq）+OH^-（aq）=H₂0（l）△H=-$\frac{2.2kJ}{0.04mol}$=-55kJ•mol^-1，
設Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）△H=-QkJ•mol^-1，
則0.04Q+0.08mol×55kJ•mol^-1=5.0kJ，解之得Q=15，
所以Na₂SO₄溶液與BaCl₂溶液反應的熱化學方程式為Ba²⁺（aq）+SO₄^2-（aq）=BaSO₄（s）△H=-15kJ•mol^-1，
故答案為：BSO₄^2-（aq）+Ba²⁺（aq）=BaSO₄（s）△H=-15 kJ•mol^-1；
（或寫成：Na₂SO₄（aq）+BaCl₂（aq）=BaSO₄（s）+2NaCl（aq）△H=-15 kJ•mol^-1 ）
（4）①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6kJ•mol^-1，
②H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（l）的△H=-285.8kJ•mol^-1，
依據(jù)蓋斯定律計算①-②×2得到：2H₂O（l）═2H₂O（g）△H=88KJ/mol；
H₂O（l）═H₂O（g）△H=44KJ/mol；
蒸發(fā)54g液態(tài)水物質的量=$\frac{54g}{18g/mol}$=3mol，需吸收的熱量3mol×44KJ/mol=132kJ，故答案為：132．

點評 本題主要考查的是吸熱反應與放熱反應圖象分析、蓋斯定律的應用、元素周期律的應用等，綜合性較強，有一定難度．