Question

【題目】把煤作為燃料可通過下列兩種途徑：

途徑Ⅰ C(s) + O2(g) ＝ CO2(g)；ΔH = －393.15 kJ·mol－1 ①

途徑Ⅱ 先制成水煤氣：

C(s) + H2O(g) ＝ CO(g) + H2(g)； ΔH2 ②

再燃料水煤氣：

2CO(g) + O2(g) ＝ 2CO2(g)； ΔH= －566kJ·mol－1 ③

2H2(g) + O2(g) ＝ 2H2O(g)；ΔH= －484 kJ·mol－1 ④

請回答下列問題：

（1）途徑Ⅰ放出的熱量理論上_________(填“大于”“等于”或“小于”)途徑Ⅱ放出的熱量。

（2）ΔH2＝_______________。

（3）煤燃燒的煙氣(主要污染物SO2、NOx)經O3預處理后用CaSO3水懸浮液吸收，可減少煙氣中SO2、NOx的含量。O3氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應的熱化學方程式為

NO(g)＋O3(g)==NO2(g)＋O2(g) ΔH＝－200.9kJ·mol－1

NO(g)＋O2(g)==NO2(g) ΔH＝－58.2kJ·mol－1

SO2(g)＋O3(g)==SO3(g)＋O2(g) ΔH＝－241.6kJ·mol－1

反應3NO(g)＋O3(g)==3NO2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。

（4）已知下列各組熱化學方程式

① Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2 △H=－25kJ/mol

② 3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H=－47kJ/mol

③ Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H=+640kJ/mol

請寫出FeO(s)被CO(g)還原成Fe和CO2(g)的熱化學方程式______________________________。

（5）在標準狀況下的11.2L甲烷完全燃燒生成CO2 和液態水放出444.8kJ熱量（298K），其燃燒熱的熱化學方程式______________________________________________________； 已知斷裂下列1mol化學鍵需要吸收的能量分別為：C=O:745kJ/mol ， O=O:496kJ/mol ， C-H:414kJ/mol 則斷裂1molH-O鍵需要提供的能量為____________________ kJ。

Answer 1

【答案】 等于 +131.85 kJ/mol －317.3 FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) △H=－218 kJ/mol CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=－889.6 kJ/mol 511.9 kJ

【解析】（1）根據蓋斯定律，反應熱只與始態與終態有關，與途徑無關，途徑Ⅰ與途徑Ⅱ的始態相同、終態相同反應熱相等；（2）已知：①C(s) + O2(g) ＝ CO2(g)；ΔH1 = －393.15 kJ·mol－1；③2CO(g) + O2(g) ＝ 2CO2(g)； ΔH3= －566kJ·mol－1 ；④2H2(g) + O2(g) ＝ 2H2O(g)；ΔH4= －484 kJ·mol－1；根據蓋斯定律，由①-×③-×④可得反應②C(s) + H2O(g) ＝ CO(g) + H2(g)，則ΔH2＝ΔH1-ΔH3-ΔH4=－393.15 kJ·mol－1-×（－566kJ·mol－1）-×（－484 kJ·mol－1）=+131.85 kJ/mol；（3）已知：①NO(g)＋O3(g)==NO2(g)＋O2(g) ΔH1＝－200.9kJ·mol－1；②NO(g)＋O2(g)==NO2(g) ΔH2＝－58.2kJ·mol－1；③SO2(g)＋O3(g)==SO3(g)＋O2(g) ΔH3＝－241.6kJ·mol－1；根據蓋斯定律，由①-2×②可得反應3NO(g)＋O3(g)==3NO2(g)，則ΔH＝ΔH1+2×ΔH2=－200.9kJ·mol－1+2×（－58.2kJ·mol－1）=－317.3 kJ/mol；（4）已知① Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2 △H1=－25kJ/mol；② 3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H2=－47kJ/mol；③ Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H3=+640kJ/mol；根據蓋斯定律，由--×②+×①可得反應FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) ，則△H=-×△H2+×△H1=－218 kJ/mol；（5）在標準狀況下的11．2L甲烷完全燃燒生成CO2 和液態水放出444．8kJ熱量（298K，甲烷的物質的量是n(CH4)= =0.5mol，所以甲烷完全燃燒生成CO2 和液態水的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H= —889．6kJ/mol；斷裂下列1mol化學鍵需要吸收的能量分別為：C=O:745kJ/mol， O=O:496kJ/mol ，C-H:414kJ/mol ，反應熱是斷裂反應物的化學鍵吸收的熱量與產生生成物的化學鍵所釋放的熱量的差，則4×414kJ/mol+2mol×496kJ/mol-2mol×745kJ/mol -4×H-O=—889.6kJ。解得H-O的鍵能是511.9kJ/mol，斷裂1molH-O鍵需要提供的能量為511.9kJ。