Question

【題目】到目前為止，由化學能轉變的熱能或電能仍然是人類使用最主要的能源．
（1）化學反應中放出的熱能（焓變，△H）與反應物和生成物的鍵能（E）有關．已知：H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）△H=﹣a kJmol﹣1；E（H﹣H）=b kJmol﹣1 ， E（Cl﹣Cl）=c kJmol﹣1 ， 則：E（H﹣Cl）=；
（2）氯原子對O3的分解有催化作用：O3（g）+Cl（g）=ClO（g）+O2（g）△H1 ， ClO（g）+O（g）=Cl（g）+O2（g）△H2 ， 大氣臭氧層的分解反應是O3+O=2O2△H．該反應的能量變化示意圖如圖1所示．則反應O3（g）+O（g）=2O2（g）的正反應的活化能為kJmol﹣1 ．

（3）實驗中不能直接測出由石墨和氫氣反應生成甲烷反應的反應熱，但可測出CH4、石墨和H2燃燒反應的反應熱，求由石墨生成甲烷的反應熱．已知：
①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣a kJmol﹣1
②C（石墨）+O2（g）═CO2（g）△H=﹣b kJmol﹣1
③H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H=﹣c kJmol﹣1
則反應C（石墨）+2H2（g）→CH4（g）的反應熱：
△H=kJmol﹣1 ．
又已知：該反應為放熱反應，△H﹣T△S可作為反應方向的判據，當△H﹣T△S＜0時可自發進行；則該反應在什么條件下可自發進行 ． （填“低溫”、“高溫”）
（4）有圖2所示的裝置，該裝置中Cu極為極；當銅片的質量變化為12.8g時，a極上消耗的O2在標準狀況下的體積為L．

Answer 1

【答案】
（1） KJ/mol
（2）E1﹣E2
（3）（﹣2c﹣b+a）kJ?mol﹣1,低溫
（4）陽,2.24
【解析】解：（1）由于反應熱=反應物的鍵能﹣生成物的鍵能，設E（H﹣Cl）為Xmol，故有：E（H﹣H）+E（Cl﹣Cl）﹣2X=﹣akJ/mol，即bkJ/mol+ckJ/mol﹣2X=﹣aKJ/mol 解得X= KJ/mol，
所以答案是： （a+b+c）/2 kJmol﹣1；
（2）反應的活化能是使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量，依據圖象能量關系可知，正反應的活化能=E1﹣E2；

所以答案是：E1﹣E2；
（3）已知①CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣a kJmol﹣1

②C（石墨）+O2（g）═CO2（g）△H=﹣b kJmol﹣1

③H2（g）+ O2（g）═H2O（l）△H=﹣c kJmol﹣1

由蓋斯定律可知，②+2×③﹣①可得C（石墨，s）+2H2（g）═CH4（g）△H=（﹣2c﹣b+a） kJmol﹣1，

又該反應為放熱反應，△H＜0，又△S＜0，所以該反應在低溫下△H﹣T△S＜0可自發進行；

所以答案是：（﹣2c﹣b+a） kJmol﹣1；低溫；
（4）裝置圖可知左邊為原電池，是氫氧燃料電池，氧氣一端為原電池正極，氫氣一端電極為原電池負極，右邊裝置為電解池，與a相連的銅電極為陽極，與b電極連接的鋅電極為電解池的陰極，當銅片的質量變化為12.8g時物質的量= =0.2mol，依據電極反應和電子守恒計算得到，銅電極電極反應：Cu﹣2e﹣=Cu2+；a電極反應為O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣，依據電子守恒得到O2～2Cu，a極上消耗的O2物質的量為0.1mol，標準狀況下的體積=0.1mol×22.4L/mol=2.24L，

所以答案是：陽；2.24．