问题描述:
甲烷、一氧化碳和氢气、甲醇等既是重要的燃料也是重要的化工原料.已知:
①2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H1=-571.6kJ?mol-1
②CH4(g)+
1 |
2 |
③CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)△H3=+216kJ?mol-1
(1)氢气的燃烧热为___,写出甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:___.
(2)现有1mol由H2O(g)与O2组成的混合气体,且O2的体积分数为x,将此混合气体与足量CH4充分反应.当x=___时,反应②与③放出(或吸收)的总能量为0.若②反应过程中能量转化过程如图所示,下列有关说法中正确的是___.
A.E1=36kJ?????????????? ?B.E2=36kJ
C.E1-E2=36kJ??????????? D.E3-E1=36kJ
(3)工业上可通过CO和H2化合制得CH3OH:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H1(CO结构式为C≡O).又知某些化学键的键能(断开1mol化学键时所需要的最低能量)数值如下表:
化学键 | C-C | C-H | H-H | C-O | C≡O | H-O |
键能 (kJ?mol-1) | 348 | 413 | 436 | 358 | 1072 | 463 |
最佳答案:
(1)2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H1=-571.6kJ?mol-1,即1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量285.8?kJ,故氢气的燃烧热为△H=-285.8?kJ?mol-1;
①2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H1=-571.6kJ?mol-1
②CH4(g)+
1 |
2 |
依据盖斯定律①+②得到甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为:CH4(g)+
3 |
2 |
故答案为:△H=-285.8?kJ?mol-1;CH4(g)+
3 |
2 |
(2)由反应②和③△H的数值可知,当O2与H2O的物质的量之比为3:1时,反应②与③的总能量变化为0,O2的体积分数为x=0.75;由方程式②知36 kJ是该反应的能量变化,数值上与该反应的反应热相等,而反应热应等于生成物与反应物的能量之差,故36 kJ是E1、E2数值的差;
答案为:0.75;C;
(3)CH3OH:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)中的焓变△H1=反应物总键能-生成物总键能,依据图表提供的化学键的键能计算得到△H1═1072kJ?mol-1+2×436kJ?mol-1-(3×413kJ?mol-1+358kJ?mol-1+463kJ?mol-1)=-116 kJ?mol-1;由于是可逆反应,平衡时1mol?CO(g)反应后生成的CH3OH小于1mol,所以放出的热量小于116 kJ,故答案为:-116 kJ?mol-1;<.
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