Question

【題目】參考下列圖表和有關要求回答問題：

(1)圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E2的變化是________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，ΔH的變化是________。請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：_________。

(2)甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理是：

①CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1

②CH3OH(g)＋O2(g)=CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1

又知③H2O(g)=H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1

則甲醇燃燒生成液態水的熱化學方程式：____________________________________。

(3)下表是部分化學鍵的鍵能數據：

化學鍵	P—P	P—O	O=O	P=O
鍵能(kJ·mol－1)	198	360	498	x

已知1 mol白磷(P4)完全燃燒放熱為1194kJ，白磷及其完全燃燒的產物結構如圖Ⅱ所示，則表中x＝________ kJ·mol－1

Answer 1

【答案】減小 不變 NO2(g) +CO(g)=NO(g) +CO2(g) △H=-234kJ·mol-1 CH3OH(g) +O2(g)= CO2(g) +2H2O(l) △H=-764.7kJ·mol-1 138

【解析】

(1)加入催化劑能降低反應所需的活化能，但是不改變反應物的總能量和生成物的總能量，由圖可知，1mol NO2和1mol CO反應生成CO2和NO放出熱量368 kJ-134 kJ=234kJ，根據熱化學方程式書寫原則進行書寫；

(2)依據熱化學方程式，利用蓋斯定律進行計算；

(3)白磷燃燒的方程式為P4+5O2=P4O10，根據化學鍵的斷裂和形成的數目進行計算。

(1)加入催化劑能降低反應所需的活化能，則E1和E2都減小，催化劑不能改變反應物的總能量和生成物的總能量之差，即反應熱不改變，所以催化劑對反應熱無影響，由圖可知，1mol NO2和1mol CO反應生成CO2和NO放出熱量368 kJ-134 kJ=234kJ，反應的熱化學方程式為NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJmol-1，故答案為：減小；不變；NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJmol-1；

(2)①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) △H=+49.0 kJ/mol，②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=-192.9 kJ/mol，又知③H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ/mol，依據蓋斯定律計算(②×3-①×2+③×2)得到CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-764.7kJ/mol，故答案為：CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-764.7kJ/mol；

(3)白磷燃燒的方程式為P4+5O2=P4O10，1mol白磷完全燃燒需拆開6mol P-P、5mol O=O，形成12molP-O、4mol P=O，所以(6mol×198kJ/mol+5 mol×498 kJ/mol)-12mol×360kJ/mol+4mol×xkJ/mol=-1194kJ/mol，解得：x=138，故答案為：138。