Question

【題目】能量是人類生存基礎，因此化學反應與能量關系一直是研究熱點，貫穿于生活和生產各個領域 .

(1)在25℃、101kPa下，16g的甲醇(CH3OH)完全燃燒生成CO2和液態水時放出352kJ的熱量，則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為_______

(2)化學反應中放出的熱能(焓變)，△H與反應物和生成物的鍵能E有關。

已知：H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) △H=-185kJ/mol, E(H-H)=436kJ/mol,E(Cl-Cl)=243kJ/mol。

則E(H-Cl)=___________

(3)納米級Cu2O由于具有優良的催化性能而受到關注，已知：

2Cu(s)+O2(g)=CuO(s) △H=-169kJ.mol-1.

C(s)+O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ.mol-1

2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) △H=-314kJ.mol-1

則工業上用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu和CO的熱化學方程__________

(4)如圖是N2和H2反應生成2molNH3過程中能量變化示意圖

①請計算每生成1moNH3放出熱量為___________

②若起始時向容器內放入1moN2和3molH2達平衡后N2的反應體積分數為20%，則反應放出的熱量為Q1kJ,則Q1的數值為___________

(5)炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發現它可以活化氧分子，生成活化氧，活化過程的能量變化模擬計算結果如圖所示，活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列說法錯誤的是_______

A.氧分子的活化包括O-O鍵的斷裂與C-O鍵的生成

B.每活化一個氧分子放出0.29eV的能量

C.水可使氧分子活化反應的活化能降低0.42eV

D.炭黑顆粒是大氣中二氧化硫轉化為三氧化硫的催化劑

Answer 1

【答案】CH3OH(l)+O2(g)═CO2(g)+2H2O (l) △H=-704kJ/mol 432kJ/mol C(s)+2CuO(s)=Cu2O(s)+CO(g)△H=+34.5kJmol-1 46.1kJ 18.44 C

【解析】

依據燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物放出的熱量書寫熱化學方程式，標注物質聚集狀態和對應焓變寫出；依據反應的焓變△H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和計算；依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式；分析圖象N2和H2反應生成2mol NH3過程中能量變化示意圖計算每生成1mol NH3放出的熱量。

（1）16g的甲醇（CH3OH）完全燃燒生成CO2和液態水時放出352kJ的熱量，32g甲醇即1mol，燃燒生成二氧化碳和液態水放熱704kJ，標注物質聚集狀態和對應焓變寫出熱化學方程式為：CH3OH(l)+O2(g)═CO2(g)+2H2O (l) △H=-704kJ/mol；故答案為： CH3OH(l)+O2(g)═CO2(g)+2H2O (l) △H=-704kJ/mol；

（2）H2（g）+Cl2（g）═2HCl（g）△H=-185kJ/mol；E（H-H）=436kJ/mol，E（Cl-Cl）=243kJ/mol
△H=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和得到：-185kJ/mol=436KJ/mol+243KJ/mol-2E（H-Cl）
則E（H-Cl）=432kJ/mol；故答案為：432kJ/mol；

（3）已知：①2Cu(s)+O2(g)=CuO(s) △H=-169kJ.mol-1

②C(s)+O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ.mol-1

③2Cu(s)+O2(g)=2CuO(s) △H=-314kJ.mol-1

用炭粉在高溫條件下還原CuO制取Cu2O和CO的化學方程式為C(s)+2CuO(s)=Cu2O(s)+CO(g)，該反應可以是②-③-×①，反應的焓變是-110.5kJmol-1-（-314kJmol-1）-×（-169kJmol-1）=+34.5kJmol-1，

故答案為：C(s)+2CuO(s)=Cu2O(s)+CO(g)△H=+34.5kJmol-1。

（4）①圖象分析可知，N2和H2反應生成2mol NH3過程中能量變化示意圖可知反應放熱427.2KJ-335KJ=92.2kJ，每生成1mol NH3放出熱量46.1kJ；故答案為：46.1kJ；

②如圖是N2和H2反應生成2mol NH3過程中能量變化示意圖，反應焓變△H=335kJ/mol-427.2kJ/mol=-92.2kJ/mol，

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92.2kJ/mol

1 3 0

0.2 0.6 0.4

生成0.4mol氨氣放熱=×92.2KJ=18.44kJ；故答案為：18.44；

（5）A、根據圖象分析，氧分子活化過程O-O鍵斷裂，生成C-O鍵，所以氧分子的活化是O-O的斷裂與C-O鍵的生成過程，故A正確；

B、由圖可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，因此每活化一個氧分子放出0.29eV的能量，故B正確；

C、化能反應過程中存在多步反應的活化能，整個反應的活為活化能較大者，根據能量圖分析，整個反應的活化能為活化能較大者，則沒有水加入的反應活化能為E=0.75eV，有水加入的反應的活化能為E=0.57eV，所以水可使氧分子活化反應的活化能降低0.75eV-0.57eV=0.18eV，故C錯誤；

D、活化氧可以快速氧化二氧化硫，而炭黑顆粒可以活化氧分子，因此炭黑顆粒可以看作大氣中二氧化硫轉化為三氧化硫的催化劑，故D正確；

答案為C。