Question

（7分）．化學反應中的能量變化，是由化學反應中舊化學鍵斷裂時吸收的能量與新化學鍵形成時放出的能量不同所致。下圖為N₂(g)和O₂(g)生成NO(g)過程中的能量變化。

(1)人們通常把拆開1mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能。鍵能的大小可以衡量化學鍵的強弱，則N≡N的鍵能為________kJ·mol^－1，由上圖寫出N₂(g)和O₂(g)生成NO(g)的熱化學反應方程式________。

(2)1840年，俄國化學家蓋斯在分析了許多化學反應熱效應的基礎上，總結出一條規律：“一個化學反應，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應是完全相同的。”這個規律被稱為蓋斯定律。有些反應的反應熱雖然無法直接測得，但可以利用蓋斯定律間接計算求得。

①根據下列反應的熱化學反應式，計算由C(石墨)和H₂(g)反應生成1molC₂H₂(g)的ΔH。

C(石墨)＋O₂(g)===CO₂(g)ΔH₁＝－393.5kJ·mol^－1

2H₂(g)＋O₂(g)===2H₂O(l)ΔH₂＝－571.6kJ·mol^－1

2C₂H₂(g)＋5O₂(g)===4CO₂(g)＋2H₂O(l)ΔH₃＝－2599.2kJ·mol^－1，

則由C(石墨)和H₂(g)反應生成1molC₂H₂(g)的ΔH＝________kJ·mol^－1。

②已知3.6g碳在6.4g的氧氣中燃燒，至反應物耗盡，并放出XkJ熱量。已知單質碳的燃燒熱為YkJ·mol^－1，則1molC與O₂反應生成CO的反應熱ΔH為________。

 

Answer 1

【答案】

 (1)946  N₂(g)＋O₂(g)===2NO(g)ΔH＝＋180kJ·mol^－1

(2)①＋226.8kJ·mol^－1       ②－(5X－0.5Y)kJ·mol^－1

【解析】（1）根據示意圖可知，N≡N鍵的鍵能為946kJ/mol。反應熱就是斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，因此根據鍵能可知，該反應的反應熱△H＝946kJ/mol＋498kJ/mol－2×632kJ/mol＝＋180kJ/mol，所以該反應的熱化學方程式是N₂(g)+O₂(g)＝2NO(g)　ΔH=＋180 kJ·mol^-1。

（2）①根據蓋斯定律可知，①×2＋②÷2－③÷2即得到2C(石墨)＋H₂(g)＝C₂H₂(g)，所以該反應的ΔH＝－393.5kJ·mol^－1×2－571.6kJ·mol^－1÷2＋2599.2kJ·mol^－1÷2＝＋226.8kJ·mol^－1。

②3.6g碳是0.3mol，氧氣是0.2mol，所以生成CO和CO₂的物質的量分別是0.2mol和0.1mol。根據碳放熱燃燒熱可知，生成0.1molCO2放出的熱量是0.1YkJ，所以生成0.2molCO放出的熱量是（X－0.1Y）kJ。則生成1molCO放出的熱量是(5X－0.5Y)kJ，所以1molC與O₂反應生成CO的反應熱ΔH為－(5X－0.5Y)kJ·mol^－1。