Question

20．隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展、人口的劇增，全球能源緊張及世界氣候面臨越來越嚴重的問題，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂引起了全世界的普遍重視．
（1）如圖為C及其氧化物的變化關系圖，①是置換反應，②③④均為化合反應，則①的化學方程式可為C+H₂O=CO+H₂；圖中變化過程是吸熱反應的是①③（填序號）．
（2）甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景，工業(yè)上可用如下方法合成甲醇：
方法一　CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
方法二　CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
在25℃、101kPa下，1克甲醇完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水，放熱a kJ，寫出甲醇燃燒熱的熱化學方程式：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1；
（3）金屬鈦冶煉過程中其中一步反應是將原料金紅石轉化：TiO₂（金紅石）+2C+2Cl₂=TiCl₄+2CO　已知：
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（s）+O₂（g）△H=+141kJ•mol^-1
①CO的燃燒熱是283 kJ/mol．
②1molC燃燒，$\frac{1}{2}$轉化為CO，$\frac{1}{2}$轉化為CO₂，與1molC完成燃燒相比，損失的熱量是141.5kJ．
③將金紅石轉化的熱化學方程式為TiO₂（s，金紅石）+2C（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)碳及其化合物性質分析轉化關系，①是置換反應可以是碳好水蒸氣反應生成一氧化碳和氫氣，或與金屬氧化物反應，其中碳和水蒸氣反應，碳和二氧化碳反應為吸熱反應；
（2）依據(jù)燃燒熱概念是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量，題干所給量計算32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱，結合熱化學方程式書寫方法，標注物質聚集狀態(tài)和對應焓變；
（3）①燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物放出的熱量；
②損失的熱量是一氧化碳燃燒生成二氧化碳放出的熱量；
③依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式．

解答 解：（1）①是置換反應可以是碳好水蒸氣反應生成一氧化碳和氫氣，或與金屬氧化物反應，反應的化學方程式為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂，其中碳和水蒸氣反應，碳和二氧化碳反應為吸熱反應即①③為吸熱反應；
故答案為：C+H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO+H₂，①③；
（2）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱akJ．32g甲醇燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出熱量為32QKJ；則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1，
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-32akJ•mol^-1；
（3）①2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1，燃燒熱的熱化學方程式為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283 kJ/mol，一氧化碳燃燒熱為283 kJ/mol，
故答案為：283 kJ/mol；
②1molC燃燒，$\frac{1}{2}$轉化為CO，$\frac{1}{2}$轉化為CO₂，與1molC完成燃燒相比，損失的熱量是一氧化碳燃燒生成二氧化碳放出的熱量，結合熱化學方程式和定量關系計算得到：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）△H=-283kJ•mol^-1
$\frac{1}{2}$molC轉化為CO燃燒放熱$\frac{283KJ}{2}$=141.5kJ/mol，
故答案為：141.5；
③Ⅰ、C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1；
Ⅱ、2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566kJ•mol^-1
Ⅲ、TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（s）+O₂（g）△H=+141kJ•mol^-1
蓋斯定律計算Ⅰ×2-Ⅱ+Ⅲ得到：TiO₂（s，金紅石）+2C（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ/mol，
故答案為：TiO₂（s，金紅石）+2C（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ/mol；

點評 本題考查了熱化學方程式寫，蓋斯定律計算分析，燃燒熱概念理解應用，掌握計算方法和熱化學方程式的書寫依據(jù)是關鍵，題目難度中等．