Question

5．金剛石和石墨均為碳的同素異形體，它們在氧氣不足時燃燒生成一氧化碳，在氧氣充足時充分燃燒生成二氧化碳，反應中放出熱量如圖所示．
（1）等量的金剛石和石墨完全燃燒，石墨 （填“金剛石”或“石墨”）放出熱量更多，石墨的燃燒熱△H=-393.5kJ?mol^-1．
（2）12g石墨在一定量的空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量為252.0 kJ．
（3）已知：斷開1mol N₂和1mol O₂分子中化學鍵所需要吸收的能量分別為946kJ 和 497kJ；N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.0kJ•mol^-1，則相同條件下破壞NO分子中化學鍵需要吸收的能量為631.5kJ•mol^-1
（4）綜合上述有關信息，請寫出用CO除去NO的熱化學方程式：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.0kJ?mol^-1．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)物質(zhì)能量越高，物質(zhì)越不穩(wěn)定；依據(jù)圖象判斷石墨的燃燒熱；
（2）依據(jù)極值計算判斷生成的氣體組成，結(jié)合熱化學方程式計算得到；
（3）舊鍵斷裂吸收的能量減去新鍵生成釋放的能量值即為化學反應所吸收的能量，結(jié)合N₂、O₂分子中化學鍵的鍵能分別是946kJ•mol^-1、497kJ•mol^-1，N₂（g）+O₂（g）=2NO（g），△H=+180kJ•mol^-1可以計算NO分子中化學鍵的鍵能；
（4）利用蓋斯定律結(jié)合已知熱化學方程式計算反應熱，再寫出熱化學方程式．

解答 解：（1）圖象分析金剛石能量高于石墨，能量越低越穩(wěn)定，所以說明石墨穩(wěn)定，圖象分析1mol石墨完全燃燒生成1mol二氧化碳放出的熱量為393.5kJ，則石墨的燃燒熱為393.5kJ?mol^-1；
故答案為：石墨；-393.5kJ?mol^-1；
（2）12g石墨物質(zhì)的量為1mol，在一定量空氣中燃燒，依據(jù)元素守恒，若生成二氧化碳質(zhì)量為44g，若生成一氧化碳質(zhì)量為28g，生成氣體36g，28g＜36g＜44g，判斷生成的氣體為一氧化碳和二氧化碳氣體，設一氧化碳物質(zhì)的量為x，二氧化碳物質(zhì)的量為（1-x）mol，28x+44（1-x）=36g，x=0.5mol，二氧化碳物質(zhì)的量為0.5mol；依據(jù)圖象分析，C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5 kJ•mol^-1 ；C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5 kJ•mol^-1
生成二氧化碳和一氧化碳混合氣體放出熱量=393.5 kJ•mol^-1 ×0.5mol+110.5 kJ•mol^-1 ×0.5mol=252KJ；12g石墨在一定量空氣中燃燒，生成氣體36g，該過程放出的熱量為252.0kJ；
故答案為：252.0 kJ；
（3）根據(jù)N₂、O₂分子中化學鍵的鍵能分別是946kJ•mol^-1、497kJ•mol^-1以及反應N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1可設NO分子中化學鍵的鍵能為X，則有：946kJ•mol^-1+497kJ•mol^-1-2X=180kJ•mol^-1 得：X=631.5kJ•mol^-1，
故答案為：631.5kJ•mol^-1；
（4）已知①C（石墨，s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5 kJ•mol^-1 ；
②C（石墨，s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO（g）△H=-110.5 kJ•mol^-1；
③N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ•mol^-1；
由蓋斯定律：方程式①×2-②×2-③得 2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.0kJ?mol^-1；
故答案為：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.0kJ?mol^-1．

點評 本題考查了化學反應的能量變化與反應的焓變關系的分析判斷，為高頻考點，側(cè)重考查學生的分析能力和計算能力，注意把握圖象的綜合應用，讀懂圖象，焓變和活化能計算方法的理解是解題的關鍵．