能源短缺是人类社会面临的重大问题,利用化学反应可实现多种形式的能量相互转化。请回答以下问题:
(1)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。已知反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-93kJ/mol。
试根据表中所列键能数据,计算a的数值为_______kJ/mol。
化学键 | H-H | N-H | N≡N |
键kJ/mol | 436 | a | 945 |
(2)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。已知在常压下有如下变化:
①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=akJ/mol
②H2O(g)=H2O(l) ΔH=bkJ/mol
写出液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式:___________。
(3)己知:HCN(aq)与NaOH(aq)反应的焓变△H=-12.1kJ·mol-1;HCl(aq)与NaOH(aq)反应的焓变△H=-55.6kJ·mol-1。则HCN在水溶液中电离的焓变△H等于_______。
(4)己知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(I) △H=-285.83kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-282.9kJ/mol
若氢气与一氧化碳的混合气体完全燃烧可生成5.4gH2O(I),并放出114.3kJ热量,则混合气体中CO的物质的量为(计算结果保留一位小数)。
【答案】(1)391(3分)
(2)2CH3OH(I)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(I) ΔH=(a+4b)kJ/mol(3分)
(3)+43.5kJ·mol-1(3分) (4)0.lmol(3分)
【解析】(1)N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-93kJ•mol-1,化学反应的焓变=反应物键能总和-生成物键能总和,所以得到-93KJ/mol=945KJ/mol+3×436KJ/mol-6×a,计算得到a=391KJ/mol;
(2)①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H=akJ/mol
②H2O(g)=H2O(l) △H=bkJ/mol
①+②×4得到液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式:
2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=(a+4b)kJ/mol;
(3)反应的热化学方程式分别为:
HCN(aq)+OH-(aq)═CN-(aq)+H2O(l)△H=-12.1kJ•mol-1…①
H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-55.6kJ•mol-1…②
用①-②可得HCN电离的热化学方程式为:HCN(aq)⇌H+(aq)+CN-(aq)△H=-12.1kJ•mol-1-(-55.6kJ•mol-1)=+43.5kJ•mol-1;
(4)水的物质的量为:5.4g÷18g/mol=0.3mol,
由2H2+O2═2H2O可知,n(H2)=n(H2O)=0.3mol,
由H2(g)+1/2O2(g)═H2O(l)△H=-285.83kJ•mol-1可知,
0.3molH2燃烧放出的热量为:285.83kJ/mol×0.3mol=85.749kJ,
则CO燃烧放出的热量为:114.03kJ-85.749kJ=28.281kJ,
设混合气体中CO的物质的量为x,则
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-565.8kJ•mol-1
2 565.8kJ
x 28.281kJ
则:2:x=565.8kJ:28.281kJ,解得:x=0.1mol,即原混合气体中CO的物质的量为0.1mol。
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