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:

所属学校:学历教育 科目:高中化学 2024-09-20 08:28:19 高中化学

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)12NH3(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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