Question

【題目】研究化學反應中的能量變化有利于更好的開發和使用化學能源。

（1）金屬鎂[Mg(s)]分別與鹵素單質[F2(g)、Cl2(g)、Br2(l)、I2(s)]反應的能量變化如圖所示。

①寫出Mg(s)和I2(s)反應的熱化學方程式：_______。

②反應：MgCl2(s)＋F2 (g)＝MgF2(s)＋Cl2 (g)的ΔH＝___________。

（2）CH4用NiO作載氧體的化學鏈燃燒示意圖如圖所示。

主要熱化學反應如下：2Ni(s)＋O2(g)＝2NiO(s) ΔH＝－479.8 kJ·mol－1；CH4(g)＋4NiO(s)＝CO2(g)＋2H2O(l)＋4Ni(s) ΔH＝＋68.9 kJ·mol－1

①CH4的燃燒熱是_______。

②CH4的“化學鏈燃燒”有利于二氧化碳的分離與回收，所放出的熱量在相同條件下與CH4的直接燃燒相比_________（填“前者大”、“后者大”、或“相同”）。

（3）已知H2、CO的燃燒熱分別為285.8 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1，25℃時，4 g H2和28 g CO的混合氣體充分燃燒，恢復至原溫，能放出的熱量為_______kJ。

Answer 1

【答案】Mg(s)＋I2(s)＝MgI2(s) ΔH＝－364 kJ·mol－1 －483 kJ·mol－1 890.7 kJ·mol－1 相同 854.6

【解析】

（1）①由圖像可知1mol Mg(s)和1mol I2(s)反應生成1mol MgI2(s)放出364 kJ的熱量；

②由圖可知Mg(s)+F2(g)=MgF2(s) △H=-1124kJ/mol，Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s) △H= -641kJ/mol，結合蓋斯定律計算反應MgCl2(s)+F2 (g)=MgF2(s)+Cl2 (g)的ΔH；

（2）①根據已知熱化學方程式，結合蓋斯定律寫出甲烷燃燒熱的熱化學方程式；

②由蓋斯定律知一個化學反應無論是一步完成還是分幾步完成，反應熱是相等的；

（3）燃燒熱指1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物時所放出的熱量，據此解答。

（1）①由圖像可知Mg(s)和I2(s)反應的熱化學方程式為：Mg(s)+I2(s)=MgI2(s) ΔH= -364kJ·mol-1；

②由圖可知Mg(s)+F2(g)=MgF2(s) △H= -1124kJ/mol，Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s) △H= -641kJ/mol，結合蓋斯定律，將第一個方程式減去第二方程式得MgCl2(s)+F2 (g)=MgF2(s)+Cl2 (g)的ΔH= -483 kJ·mol-1；

（2）①已知，2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s) ΔH= -479.8kJ·mol-1；CH4(g)+4NiO(s)=CO2(g)+2H2O(l)+4Ni(s) ΔH= +68.9kJ·mol-1，結合蓋斯定律，將第一個方程式乘以2加上第二方程式得CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH= -890.7kJ·mol-1，則CH4的燃燒熱是890.7kJ·mol-1；

②由蓋斯定律知一個化學反應無論是一步完成還是分幾步完成，反應熱是相等的，則CH4的“化學鏈燃燒”所放出的熱量在相同條件下與CH4直接燃燒所放出的熱量相同；

（3）燃燒熱指1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物時所放出的熱量，則1mol H2完全燃燒放出285.8kJ的熱量，1mol CO完全燃燒放出283.0kJ的熱量，4g H2為2mol，28g CO為 1mol，充分燃燒，恢復至原溫，能放出的熱量為285.8×2+283.0=854.6kJ。