Question

【題目】(1)將0.3mol的氣態高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧氣中燃燒，生成固態三氧化二硼和液態水，放出649.5kJ熱量，該反應的熱化學方程式為_____。又已知：H2O(g)=H2O(l)；△H2=﹣44.0kJ/mol，則11.2L(標準狀況)乙硼烷完全燃燒生成氣態水時放出的熱量是___kJ。

(2)已知：2NO2(g)═N2O4(g) △H1 2NO2(g)═N2O4(l) △H2，下列能量變化示意圖中，正確的是(選填字母)______。

(3)依據蓋斯定律可以對某些難以通過實驗直接測定的化學反應的焓變進行推算。

已知：C(s，石墨)+O2(g)═CO2(g) △H1=﹣393.5kJmol﹣1

2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H2=﹣571.6kJmol﹣1

2C2H2(g)+5O2(g)═4CO2(g)+2H2O(l) △H3=﹣2 599kJmol﹣1

根據蓋斯定律，計算298K時由C(s，石墨)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反應的焓變：__。

(4)甲醇是一種新型的汽車動力燃料，工業上可通過CO和H2化合來制備甲醇氣體（結構簡式為CH3OH）。已知某些化學鍵的鍵能數據如表：

化學鍵	C﹣C	C﹣H	H﹣H	C﹣O	C≡O	H﹣O
鍵能/kJmol﹣1	348	413	436	358	1072	463

已知CO中的C與O之間為叁鍵連接，則工業制備甲醇的熱化學方程式為_______。

Answer 1

【答案】B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)△H=-2165kJ/mol 1016.5 A +226.7kJmol﹣1 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=﹣116 kJ/mol

【解析】

(1)0.3mol氣態高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態三氧化二硼和液態水，放出649.5kJ的熱量，則1mol氣態高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態三氧化二硼和液態水，放出熱量為2165kJ的熱量，根據蓋斯定律寫出其熱化學反應方程式，并根據物質的物質的量與反應放出的熱量成正比來解答；

(2)降低溫度，將NO2(g)轉化為N2O4(l)說明反應2NO2(g)N2O4(l)為放熱反應，同種物質液態時能量比氣態時能量低；

(3)根據蓋斯定律，將已知的三個熱化學方程式疊加，可得待求反應的熱化學方程式；

(4)依據化學反應焓變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和計算，標注物質聚集狀態和對應反應的焓變寫出熱化學方程式。

(1)0.3mol氣態高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態三氧化二硼和液態水，放出649.5kJ的熱量，則1mol氣態高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態三氧化二硼和液態水，放出2165kJ的熱量，反應的熱化學方程式為：B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165kJ/mol；

①B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(l)△H=﹣2165kJ/mol

②H2O(g)=H2O(l)；△H2=﹣44.0kJ/mol，

由蓋斯定律可知①+②×3得：B2H6(g)+3O2(g)═B2O3(s)+3H2O(g)△H=-2033kJ/mol，則(11.2L標準狀況)即0.5mol乙硼烷完全燃燒生成氣態水時放出的熱量是2033kJ×0.5=1016.5kJ；

(2)降低溫度，NO2(g)轉化為N2O4(l)說明反應2NO2(g)N2O4(l)為放熱反應，同種物質液態時能量比氣態時能量低，所以在圖象中該反應的反應物的總能量比生成物的總能量高，同種物質氣態變液態會放出熱量，即液態時能量比氣態時能量低，則N2O4(l)具有的能量比N2O4(g)具有的能量低，圖象A符合；

(3已知：①C(s，石墨)+O2(g)═CO2(g) △H1=﹣393.5kJmol﹣1

②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l) △H2=﹣571.6kJmol﹣1

③2C2H2(g)+5O2(g)═4CO2(g)+2H2O(l) △H3=﹣2 599kJmol﹣1

根據蓋斯定律，①×4+②-③得到反應的熱化學方程式為：4C(s，石墨)+2H2(g)=2C2H2(g)

△H=(4△H1+△H2-△H3)=+453.4kJ/mol；所以熱化學方程式為：2C(s，石墨)+H2(g)=C2H2(g) △H= (4△H1+△H2-△H3)=×(+453.4kJ/mol)=+226.7kJ/mol；

(4)CO和H2化合來制備甲醇氣體的方程式CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，反應的焓變可以根據反應物的總鍵能和生成物的總鍵能計算得到，焓變=反應物總鍵能之和-生成物總鍵能之和，依據圖表提供的化學鍵的鍵能計算得到，△H1=1072kJ/mol+2×436kJ/mol-(3×413kJ/mol+358kJ/mol+463kJ/mol)=-116kJ/mol。