Question

【題目】閱讀下列有關能源的材料，回答有關問題：

（1）在常溫，1.01×105Pa時，48g 甲醇在足量的氧氣中充分燃燒生成二氧化碳和液態水，放出1089kJ的熱量，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為____________________________。

（2）在生產和生活中經常遇到化學能與電能的相互轉化。在如圖甲、乙兩裝置中，甲中負極電極反應式為____________________________，甲中的陽離子向 _______ 極移動（填“正”或“負”）；乙中鋁電極作____極，乙中正極電極反應式為____________________________

（3）肼(N2H4)可作為火箭發動機的燃料，有關肼化學反應的能量變化如圖所示，已知斷裂1mol化學鍵所需的能量(kJ)：N≡N為944、O=O為500、N-N為154，則反應物轉化為中間產物的ΔH3=_________，斷裂1 mol N—H鍵所需的能量是__________ kJ。

（4）工業制氫氣的一個重要反應是：CO(g)+ H2O(g) =CO2(g) + H2(g),

已知25℃時： C(石墨)+O2(g) = CO2(g) ； △H1 = -394 kJmol-1

C(石墨)+O2(g) = CO(g)； △H2 = -111 kJmol-1

H2(g)+ O2 (g)=H2O(g)； △H3= -242kJmol－1

試計算25℃時CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的反應熱△H＝____________kJmol-1。

Answer 1

【答案】CH3OH（l）+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-726kJ/moL Zn-2e-=Zn2+ 正 負 2H2O+2e-=H2↑+2OH- +2218kJ/moL 391 -39kJ/moL

【解析】

根據蓋斯定律，由已知熱化學方乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數并進行相應的加減，據此計算。

（1）48g CH3OH在氧氣中燃燒生成CO2和液態水，放出1089kJ熱量，32g即1mol CH3OH在氧氣中燃燒生成CO2和液態水，放出726kJ熱量，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為：CH3OH(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(l) △H= -726kJ/mol；

（2）原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發生氧化反應，甲中負極電極反應式為：Zn-2e-=Zn2+；原電池中陽離子向正極移動，即向Pt電極移動；

乙中鎂的金屬性強于鋁的，但鎂不與氫氧化鈉溶液反應，鋁與氫氧化鈉溶液反應，鋁失電子作為負極，乙中正極上水電離產生的氫離子得電子產生氫氣，電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

（3）根據圖像可知：N2H4(g)+O2(g)=2N(g)+4H(g)+2O(g)

△H3=2752kJ/mol-534kJ/mol=+2218kJ/mol；

化學反應中，舊鍵斷裂吸收能量，設斷裂1molN-H鍵所需的能量為x，則舊鍵斷裂吸收的能量=154+4x+500=2218，解得：x=391；

（4）已知在25℃時：

①C(石墨)+O2(g)═CO2(g) △H1= -394kJ/mol

②C(石墨)+O2(g)═CO(g) △H2= -111kJ/mol

③H2(g)+O2(g)═H2O(g) △H3= -242kJ/mol

由蓋斯定律，①-③-②得：CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)，故△H=△H1-△H3-△H2= -111kJ/mol -(-394kJ/mol)-(-242kJ/mol)= -39kJ/mol。