Question

15．隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的劇增，全球能源緊張及世界氣候面臨越來(lái)越嚴(yán)重的問(wèn)題，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用CO₂引起了全世界的普遍重視．
（1）如圖為C及其氧化物的變化關(guān)系圖，若①變化是置換反應(yīng)，則其化學(xué)方程式可為C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂；圖中變化過(guò)程哪些是吸熱反應(yīng)①③（填序號(hào)）．
（2）把煤作為燃料可通過(guò)下列兩種途徑：
途徑Ⅰ：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁＜0；①
途徑Ⅱ：先制成水煤氣：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂＞0；②
再燃燒水煤氣：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃＜0，③
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₄＜0．④
則途徑Ⅰ放出的熱量等于（填“大于”、“等于”或“小于”）途徑Ⅱ放出的熱量；△H₁、△H₂、△H₃、△H₄的數(shù)學(xué)關(guān)系式是△H₁=△H₂+$\frac{1}{2}$（△H₃+△H₄）．
（3）甲醇是一種可再生能源，具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上可用如下方法合成甲醇：
方法一　CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）    方法二　CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
在25℃、101kPa下，1克甲醇完全燃燒放熱22.68kJ，寫出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1；
（4）金屬鈦冶煉過(guò)程中其中一步反應(yīng)是將原料金紅石轉(zhuǎn)化：
TiO₂（金紅石）+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO
已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
TiO₂（s）+2Cl₂（g）═（s）+O₂（g）△H=+141kJ•mol^-1
則TiO₂（s）+2Cl₂（g）+（s）═（s）+（g）的△H=-80kJ/mol．
（5）臭氧可用于凈化空氣，飲用水消毒，處理工業(yè)廢物和作為漂白劑．臭氧幾乎可與除鉑、金、銥、氟以外的所有單質(zhì)反應(yīng)．如
（s）+O₃（g）═3Ag₂O（s）△H=-235.8kJ•mol^-1，
已知：2Ag₂O（s）═4Ag（s）+O₂（g）△H=+62.2kJ•mol^-1，
則O₃轉(zhuǎn)化為O₂的熱化學(xué)方程式為2O₃（g）═3O₂（g）△H=-285kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)碳及其化合物性質(zhì)分析轉(zhuǎn)化關(guān)系，①是置換反應(yīng)可以是碳好水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，或與金屬氧化物反應(yīng)，其中碳和水蒸氣反應(yīng)，碳和二氧化碳反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
（2）根據(jù)蓋斯定律的原理來(lái)判斷，根據(jù)蓋斯定律①=②+③×$\frac{1}{2}$+④×$\frac{1}{2}$判斷；
（3）依據(jù)燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，題干所給量計(jì)算32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對(duì)應(yīng)焓變；
（4）根據(jù)蓋斯定律Ⅰ×2-Ⅱ+Ⅲ計(jì)算；
（5）Ⅰ、6Ag（s）+O₃（g）═3Ag₂O（s），△H=-235.8kJ•mol^-1，
Ⅱ、2Ag₂O（s）═4Ag（s）+O₂（g），△H=+62.2kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律可知Ⅰ×2+Ⅱ×3可得到，2O₃（g）═3O₂（g），以此計(jì)算反應(yīng)熱；

解答 解：（1）①是置換反應(yīng)可以是碳好水蒸氣反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，或與金屬氧化物反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂，其中碳和水蒸氣反應(yīng)，碳和二氧化碳反應(yīng)為吸熱反應(yīng)即①③為吸熱反應(yīng)；
故答案為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂，①③；
（2）由蓋斯定律可知：若是一個(gè)反應(yīng)可以分步進(jìn)行，則各步反應(yīng)的吸收或放出的熱量總和與這個(gè)反應(yīng)一次發(fā)生時(shí)吸收或放出的熱量相同；
根據(jù)蓋斯定律，①=②+③×$\frac{1}{2}$+④×$\frac{1}{2}$ 所以△H₁=△H₂+$\frac{1}{2}$（△H₃+△H₄），故答案為：等于；△H₁=△H₂+$\frac{1}{2}$（△H₃+△H₄）；
（3）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放熱akJ．32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為32QKJ；則表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1；
（4）Ⅰ、C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；
Ⅱ、2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
Ⅲ、TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（s）+O₂（g）△H=+141kJ•mol^-1
蓋斯定律計(jì)算Ⅰ×2-Ⅱ+Ⅲ得到：TiO₂（s，金紅石）+2C（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ/mol，
故答案為：-80 kJ/mol；
（5）Ⅰ、6Ag（s）+O₃（g）═3Ag₂O（s），△H=-235.8kJ•mol^-1，
Ⅱ、2Ag₂O（s）═4Ag（s）+O₂（g），△H=+62.2kJ•mol^-1，
根據(jù)蓋斯定律可知Ⅰ×2+Ⅱ×3可得到，2O₃（g）═3O₂（g），則反應(yīng)熱△H=（-235.8kJ•mol^-1）×2+（+62.2kJ•mol^-1）×3=-285kJ/mol，
故答案為：2O₃（g）═3O₂（g）△H=-285kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及熱化學(xué)反應(yīng)方程式、蓋斯定律的應(yīng)用，側(cè)重反應(yīng)原理的考查，注重知識(shí)的遷移應(yīng)用，題目難度中等．