Question

11．寫出下列熱化學方程式
（1）家用液化氣中主要成分之一是丁烷（C₄H₁₀）．1g丁烷完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時，放出熱量50kJ．試寫出表示丁烷燃燒熱的熱化學方程式C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）═4CO₂（g）+5H₂O△H=-2900kJ/mol
（2）0.2mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷（B₂H₆）在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出433kJ熱量，其熱化學方程式為B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165.0kJ/mol；；
（3）用CO₂和氫氣合成CH₃OCH₃（甲醚）是解決能源危機的研究方向之一．
已知：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-90.7kJ•mol^-1
2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1
C（s）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol
則CO₂和氫氣合成CH₃OCH₃（g）的熱化學方程式為2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.5 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）依據燃燒熱的概念和熱化學方程式的書寫方法寫出，注意物質的聚集狀態(tài)，焓變的計算；
（2）根據熱化學方程式的書寫方法可知，物質的物質的量與反應放出的熱量成正比，0.2mol氣態(tài)高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出433.0kJ的熱量，則1mol氣態(tài)高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出433.0×5=2165.0kJ的熱量，注意標明各物質的聚集狀態(tài)來解答；
（3）首先寫出反應的化學方程式，即2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g），然后利用蓋斯定律解題．

解答 解：（1）1g丁烷物質的量為$\frac{1}{58}$mol，完全燃燒并生成二氧化碳和液態(tài)水時，放出熱量為50kJ，所以1mol丁烷完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量為50kJ×58=2900kJ，燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量，表示丁烷燃燒熱的熱化學方程式：C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）═4CO₂（g）+5H₂O△H=-2900kJ/mol；
故答案為：C₄H₁₀（g）+$\frac{13}{2}$O₂（g）═4CO₂（g）+5H₂O△H=-2900kJ/mol；
（2）0.2mol氣態(tài)高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出433.0kJ的熱量，則1mol氣態(tài)高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出433.0×5=2165.0kJ的熱量，熱化學方程式中放熱△H＜0，所以△H=-2165.0kJ/mol，所以該反應的熱化學方程式為B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165.0kJ/mol，
故答案為：B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165.0kJ/mol；
（3）利用蓋斯定律進行計算，將三個方程式進行形式變換，CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H=-90.7kJ•mol^-1
乘以2得：2CO（g）+4H₂（g）=2CH₃OH（g）△H=-181.4 kJ•mol^-1；
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ•mol^-1；乘以-2得：2CO₂（g）+2H₂（g）=2CO（g）+2H₂O（g）△H=+82.4 kJ•mol^-1，
①2CO（g）+4H₂（g）=2CH₃OH（g）△H=-181.4 kJ•mol^-1
②2CH₃OH（g=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5 kJ•mol^-1
③2CO₂（g）+2H₂（g）=2CO（g）+2H₂O（g）△H=+82.4 kJ•mol^-1
①②③三式相加得：2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.5 kJ•mol^-1
故答案：2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=-122.5 kJ•mol^-1．

點評 本題主要考查了熱化學方程式的書寫，需要注意的有：物質的狀態(tài)、反應熱的數(shù)值與單位，反應熱的數(shù)值與化學方程式前面的系數(shù)成正比，注意蓋斯定律的運用，燃燒熱的概念，題目難度中等．