Question

（9分）

（1）家用液化氣的主要成分之一是丁烷（C₄H₁₀），當1 kg丁烷完全燃燒生成二氧化碳和液態水時，放出熱量為5×10⁴kJ，試寫出表示丁烷燃燒熱的熱化學方程式：                              

（2）已知：C（s）＋O₂（g）＝CO₂（g）     ΔH＝－393.5 kJ·mol^－1

2H₂（g）＋O₂（g）＝2H₂O（g）  ΔH＝－483.6 kJ·mol^－1

現有0.2 mol的炭粉和氫氣組成的懸浮氣，且混合物在氧氣中完全燃燒，共放出63.53 kJ熱量，則混合物中C與H₂的物質的量之比為         

（3）蓋斯定律在生產和科學研究中有很重要的意義。有些反應的反應熱雖然無法直接測得，但可通過間接的方法測定。現根據下列3個熱化學反應方程式：

   Fe₂O₃(s)+3CO(g)== 2Fe(s)+3CO₂(g)        △H＝—24.8 kJ·mol^－1

   3Fe₂O₃(s)+ CO(g)==2Fe₃O₄(s)+ CO₂(g)      △H＝—47.4 kJ·mol^－1

Fe₃O₄(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO₂(g)         △H＝ +640.5 kJ·mol^－1

寫出CO(g)還原FeO(s)得到Fe (s)體和CO₂(g)的熱化學反應方程式：                              

 

Answer 1

【答案】

（1）C₄H₁₀（g）+13/2O₂（g）＝4CO₂（g）+5H₂O（l）  △H＝―2900 mol·L^-1（3分）

（2）1：1  （3分）

（3）CO(g)+FeO(s) == Fe(s)+CO₂(g)    △H＝―218.0 mol·L^-1（3分）

【解析】（1）燃燒熱是指在一定條件下，1mol可燃物完全生成穩定的氧化物時所放出的熱量，所以1mol丁烷燃燒放出的熱量是，所以熱化學方程式為C₄H₁₀（g）+13/2O₂（g）＝4CO₂（g）+5H₂O（l）  △H＝―2900 mol·L^-1。

（2）合物中C與H₂的物質的量分別是x和y，則x＋y＝0.2、393.5x＋241.8y＝63.53，解得x＝y＝0.1mol，即二者的物質的量之比是1︰1。

（3）考查蓋斯定律的應用。根據已知反應可知，（①×3－②－③×2）÷6即得到CO(g)+FeO(s) == Fe(s)+CO₂(g) ，所以△H＝（—24.8 kJ·mol^－1＋47.4 kJ·mol^－1－640.5 kJ·mol^－1×2）÷6＝―218.0 mol·L^-1。