Question

【題目】(1)我國成功發射的“天宮一號”飛行器的外殼覆蓋了一種新型結構陶瓷材料，其主要成分是氮化硅，該陶瓷材料可由石英固體與焦炭顆粒在高溫的氮氣流中通過如下反應制得：3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO，該反應變化過程中的能量變化如圖所示。

回答以下問題。

(1)該反應________(填“吸熱”或“放熱”)，反應熱ΔH________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(2)已知：

As（s）＋H2（g）＋2O2（g）=H3AsO4（s）　ΔH1

H2（g）＋O2（g）=H2O（l）　ΔH2

2As（s）＋O2（g）=As2O5（s）　ΔH3

則反應As2O5（s）＋3H2O（l）=2H3AsO4（s）的ΔH＝__________。

(3)氮及其化合物在工農業生產、生活中有著重要應用，減少氮的氧化物在大氣中的排放是環境保護的重要內容之一。已知：

①2NO（g）=N2（g）＋O2（g）　ΔH＝－180.5 kJ·mol－1

②C（s）＋O2（g）=CO2（g）　ΔH＝－393.5 kJ·mol－1

③2C（s）＋O2（g）=2CO（g）　ΔH＝－221 kJ·mol－1

某反應的平衡常數表達式為K＝，寫出此反應的熱化學方程式：____________。

(4)甲烷的燃燒熱為890.3 kJ/ mol ，請寫出表示CH4燃燒熱的熱化學方程式_____________。

(5)由圖可知，金剛石的穩定性________石墨的穩定性（填“＞”、“＜”或“＝”）。

(6)中和熱的測定裝置如圖所示：

圖中A的儀器名稱：__________________作用：____________________________

Answer 1

【答案】放熱 ＜ 2ΔH1－3ΔH2－ΔH3 2CO（g）＋2NO（g）=N2（g）＋2CO2（g）　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1 CH4（g）＋2O2（g）=CO2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1 小于 環形玻璃攪拌棒 攪拌使其充分反應

【解析】

根據反應前后物質所含能量的大小關系可分析出反應吸放熱類型；根據蓋斯定律，通過其他焓變已知的熱化學方程式即可計算未知反應的焓變；根據平衡常數表達式可書寫出相應的反應方程式，再根據蓋斯定律借助其他焓變已知的熱化學方程式即可計算未知反應的焓變；書寫表示燃燒熱的熱化學方程式時，一定要注意燃燒熱的定義；根據物質所含能量的多少，即可判斷物質的穩定性；在測定中和熱的實驗中，用到的最為特別的儀器即為環形玻璃攪拌棒，一方面要注意該儀器的材質為玻璃，另一方面注意該儀器并非普通的玻璃攪拌棒，但作用幾乎等同。

(1)由圖可知，反應物的能量更高，因此該反應是放熱反應，；

(2)由題可知，方程式Ⅳ：可由方程式Ⅰ：和方程式Ⅱ：以及方程式Ⅲ：，經過如下運算得到：Ⅳ=2Ⅰ-3Ⅱ-Ⅲ；因此其焓變可表示為：；

(3)由平衡常數表達式可知，該反應的方程式為④：；其可由方程式①②③經過如下運算得到：④=①-③+2②，即方程式④的焓變可表示為ΔH4=ΔH1-ΔH3+2ΔH2，代入數據計算可得該反應焓變為-746.5kJ/mol，因此該反應的熱化學方程式為： ；

(4)甲烷的燃燒熱為890.3kJ/mol，即1mol甲烷完全燃燒生成CO2和液態水會放出890.3kJ的熱量，所以表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式為： ；

(5)由圖可知，金剛石所含的能量更高，所含能量越高的物質越不穩定，因此金剛石穩定性小于石墨的穩定性；

(6)在測定中和熱的實驗中，使用的A是環形玻璃攪拌棒，其作用即攪拌溶液使酸與堿能充分反應。