Question

20．請參考題中圖表，已知E₁=134kJ•mol^-1、E₂=368kJ•mol^-1，根據要求回答問題：

（1）圖Ⅰ是1mol NO₂（g）和1mol CO（g）反應生成1mol CO₂（g）和1mol NO（g）過程中的能量變化示意圖，若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E₁的變化是減小（填“增大”、“減小”或“不變”，下同），△H的變化是不變．請寫出NO₂和CO反應的熱化學方程式：NO₂ （g）+CO （g）═CO₂ （g）+NO （g）△H=-234 kJ•mol^-1．
（2）甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉化為氫氣的兩種反應熱化學方程式如下：
①CH₃OH（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+3H₂（g）△H=+49.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H=-192.9kJ•mol^-1
又知③H₂O（g）═H₂O（l）△H=-44kJ•mol^-1，則甲醇蒸汽燃燒為液態水的熱化學方程式為CH₃OH （g）+$\frac{3}{2}$O₂ （g）═CO₂ （g）+2 H₂O （l）△H=-764.7 kJ•mol^-1．
（3）如表所示是部分化學鍵的鍵能參數：

化學鍵	P-P	P-O	O═O	P═O
鍵能/kJ•mol-1	a	b	c	x

已知白磷的燃燒熱為d kJ•mol^-1，白磷及其完全燃燒的產物的結構如圖Ⅱ所示，則表中x=$\frac{1}{4}$（d+6a+5c-12b） kJ•mol^-1（用含a、b、c、d的代表數式表示）．

Answer 1

分析 （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368-134=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．

解答 解：（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368-134=234kJ，反應熱化學方程式為NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1，
故答案為：減小；不變；NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1；
（2）利用蓋斯定律進行計算，
①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H=+49.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H=-192.9kJ•mol^-1
又知 ③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ/mol
依據蓋斯定律計算（②×3-①×2+③×2）×$\frac{1}{2}$得到CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726 KJ/mol；
故答案為：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726 KJ/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12mol×bkJ/mol+4mol×xkJ/mol-（6mol×a kJ/mol+5 mol×c kJ/mol）=dkJ/mol，
x=$\frac{1}{4}$（d+6a+5c-12b）kJ/mol，
故答案為：$\frac{1}{4}$（d+6a+5c-12b）．

點評 本題考查較為綜合，題目難度中等，本題注意熱化學方程式的書寫方法和計算應用，注意焓變計算和物質聚集狀態的標注，學習中要準確把握，另外注意反應熱的計算，特別是注意分析白磷的氧化磷的分子結構，正確判斷共價鍵的類型和數目．