Question

（1）1g碳與適量水蒸氣反應生成CO和H₂，需吸收10.94kJ熱量，此反應的熱化學方程式為

 

．
（2）已知：①CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H₁=-Q₁kJ?mol^-1，
②2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₂=-Q₂kJ?mol^-1，
③2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H₃=-Q₃kJ?mol^-1．
常溫下，取體積比4：1的甲烷和氫氣的混合氣體11.2L（標準狀況下），經完全燃燒后恢復至室溫，則放出的熱量為

 

．
（3）以H₂為燃料可制成氫氧燃料電池．已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-572kJ?mol^-1，某氫氧燃料電池釋放228.8kJ電能時，生成1mol液態水，該電池的能量轉化率為

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,有關反應熱的計算

專題：化學反應中的能量變化

分析：（1）由1g碳與適量水蒸氣反應生成CO和H₂，需吸收10.94kJ熱量，則1mol碳與水蒸氣反應，吸收10.94KJ×12=131.28kJ，并注意物質的狀態來解答．
（2）根據混合氣體的體積計算混合氣體的物質的量，結合氣體體積比計算甲烷、氫氣的物質的量，再根據熱化學反應方程式計算放出的熱量．注意燃燒后恢復至常溫，氫氣燃燒放出的熱量應選擇生成液態水的熱化學反應方程式計算；
（3）先根據熱化學方程式式求出生成1mol液態水，理論上放出的能量，然后根據電池的能量轉化率=

實際產生能量

理論產生能量

×100%．

解答： 解：（1）由1g碳與適量水蒸氣反應生成CO和H₂，需吸收10.94kJ熱量，則1mol碳與水蒸氣反應，吸收10.94KJ×12=131.28kJ，
則此反應的熱化學方程式為C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.28kJ?mol^-1，
故答案為：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H=+131.28kJ?mol^-1；
（2）甲烷和氫氣的混合氣體11.2L（已折合成標準狀況），所以甲烷和氫氣的混合氣體的總的物質的量為

11.2

22.4

=0.5mol，
甲烷和氫氣的體積比為4：1，所以甲烷的物質的量為0.5mol×

4

5

=0.4mol，氫氣的物質的量為0.5mol-0.4mol=0.1mol．
由CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-Q₁kJ/mol可知，
0.4mol甲烷燃燒放出的熱量為0.4mol×Q₁kJ/mol=0.4Q₁kJ；
由2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-Q₃kJ/mol可知，
0.1mol氫氣燃燒生成液態水放出的熱量為0.1mol×

1

2

×Q₃kJ/mol=0.05Q₃kJ．
所以放出的熱量為（0.4Q₁+0.05Q₃）kJ，
故答案為：（0.4Q₁+0.05Q₃）kJ；
（3）生成1mol液態水，理論上放出的能量為

572kJ

2

=286KJ，電池的能量轉化率=

實際產生能量

理論產生能量

×100%=

228.8kJ

286kJ

×100%=80%，
故答案為：80%．

點評：本題考查根據熱化學方程式計算反應熱，難度不大，注意根據水的狀態選擇相應的熱化學方程式計算反應熱．