Question

【題目】PCl3和Cl2在一定條件下反應生成PCl5。

(1)有88 g CO2與足量H2恰好完全反應，生成氣態水和甲醇，可放出1.2014×105 J的熱量，試寫出該反應的熱化學方程式_______________________________________。

(2)25 ℃、101 kPa下，CH4的燃燒熱為a kJ/mol，9 g液態水變為水蒸氣吸熱b kJ，則CH4燃燒生成二氧化碳和水蒸氣熱化學方程式為________________________________。

(3)硅與氯兩元素的單質反應生成1mol硅的最高價化合物，恢復至室溫，放熱687kJ，已知該化合物的熔、沸點分別為-69℃和58℃，寫出該反應的熱化學方程式：________________________________________________。

(4)CO2與CH4經催化重整制得合成氣：CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g)已知上述反應中相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	C—H	C=O	H—H	CO(CO)
鍵能/kJ·mol1	413	745	436	1075

則該反應的ΔH=________________________________。

(5)利用含硫物質熱化學循環實現太陽能的轉化與存儲。過程如下：

反應Ⅰ：2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol－1

反應Ⅲ：S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=－297 kJ·mol－1

反應Ⅱ的熱化學方程式：___________________________________。

Answer 1

【答案】CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)；H＝-60.07 kJ/mol CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)；H＝-(a－4b)kJ/mol Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l) △H=687 kJ/mol +120 kJ·mol-1 3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1

【解析】

(1)88gCO2的物質的量是2mol，2molCO2與足量H2恰好完全反應，生成氣態水和甲醇，放出1.2014×105 J的熱量，則1molCO2參與反應放熱60.07 kJ；(2)25 ℃、101 kPa下，CH4的燃燒熱為a kJ/mol，則甲烷燃燒熱的熱化學方程式是CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H＝ -akJ/mol；9 g液態水變為水蒸氣吸熱b kJ，則H2O(l)= H2O(g) H＝ 2b kJ/mol；根據蓋斯定律計算CH4燃燒生成二氧化碳和水蒸氣的焓變；(3)硅與氯兩元素的單質反應生成SiCl4，SiCl4熔、沸點分別為-69℃和58℃，則常溫下呈液態，生成1mol 液態SiCl4放熱687kJ；(4)焓變=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能；(5) 反應Ⅱ是3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s)，根據蓋斯定律計算反應Ⅱ的焓變。

(1)88gCO2的物質的量是2mol，2molCO2與足量H2恰好完全反應，生成氣態水和甲醇，放出1.2014×105 J的熱量，則1molCO2參與反應放熱60.07 kJ；該反應的熱化學方程式是CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)；H＝ -60.07 kJ/mol；(2)25 ℃、101 kPa下，CH4的燃燒熱為a kJ/mol，則甲烷燃燒熱的熱化學方程式是 ①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H＝ -akJ/mol；9 g液態水變為水蒸氣吸熱b kJ，則②H2O(l)= H2O(g) H＝2b kJ/mol；根據蓋斯定律①-2×②得CH4燃燒生成二氧化碳和水蒸氣的熱化學方程式為CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)；H＝ -(a－4b) kJ/mol；(3)硅與氯兩元素的單質反應生成SiCl4，SiCl4熔、沸點分別為-69℃和58℃，則常溫下呈液態，生成1mol 液態SiCl4放熱687kJ，熱化學方程式為Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l) △H=687 kJ/mol；(4)焓變=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能，所以CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g) ΔH=413kJ/mol×4+745kJ/mol×2-1075kJ/mol×2-436kJ/mol×2=+120 kJ·mol-1；(5) ① 2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g) ΔH1=+551 kJ·mol－1；②S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=－297 kJ·mol－1；根據蓋斯定律-①-②得反應Ⅱ的熱化學方程式為3SO2(g)+2H2O (g)2H2SO4 (l)+S(s) ΔH2=254 kJ·mol1。