Question

【題目】下圖是CO和水蒸氣發生反應生成CO2和H2的途徑和三個狀態的能量，該反應為吸熱反應，試問：

E1：CO＋H2OE2：C＋2H＋2O E3：CO2＋H2

(1)步驟1、2分別是吸熱過程還是放熱過程？

步驟1：______，步驟2：______。

(2)比較E1、E3的大小______。

(3)已知，25℃時，C(石墨)＋1/2O2(g) ═ CO(g) ΔH1＝－111 kJ/mol；

H2(g)＋1/2O2(g) ═ H2O(g) ΔH2＝－242 kJ/mol；

C(石墨)＋O2(g) ═ CO2(g) ΔH3＝－394 kJ/mol。

則CO和H2O(g)反應的熱化學方程式為：______。

(4)含1 mol Ba(OH)2的稀溶液與足量稀鹽酸反應放出114.6 kJ的熱量，寫出該反應中和熱的熱化學方程式：______。

(5)在C2H2(g)完全燃燒生成CO2和液態水的反應中，每轉移5NA個電子放出a kJ的熱量。則表示C2H2的燃燒熱的熱化學方程式為：______。

Answer 1

【答案】吸熱過程 放熱過程 E1＜E3 CO(g)＋H2O(g) ═ CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ/mol 1/2Ba(OH)2(aq)＋HCl(aq) ═ 1/2BaCl2(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol C2H2(g)＋5/2O2(g) ═ 2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－2a kJ/mol

【解析】

在化學反應中，斷鍵需要吸熱，成鍵需要放熱。在一個吸熱反應中，反應物所具有的總能量低于產物所具有的總能量。因此在由CO＋H2O生成CO2＋H2的反應中E1＜E3。在利用蓋斯定律進行方程式重組時需注意找尋分式與目標方程式之間的關系，然后列出疊加原則。根據疊加原則將物質變化進行疊加，檢查疊加后式子是否與目標式相同，再計算反應熱。據此解題。

(1) 步驟1為化學鍵的斷裂過程，需要吸收熱量，因此步驟1為吸熱過程，步驟2為化學鍵的形成過程，需要釋放能量，因此步驟2為放熱過程；

(2)由于CO＋H2O生成CO2＋H2的反應為吸熱反應，因此反應物所具有的總能量低于產物所具有的總能量，因此E1＜E3；

(3)根據C(石墨)＋1/2O2(g) ═ CO(g) ΔH1＝－111 kJ/mol；①

H2(g)＋1/2O2(g) ═ H2O(g) ΔH2＝－242 kJ/mol；②

C(石墨)＋O2(g) ═ CO2(g) ΔH3＝－394 kJ/mol；③

可知，CO(g)+H2O(g)= CO2(g)＋H2(g)的反應熱計算式為：ΔH＝-①-②+③=111 kJ/mol+242 kJ/mol－394 kJ/mol=－41 kJ/mol，因此該反應的熱化學方程式為：CO(g)＋H2O(g) ═ CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ/mol；

(4) 在稀溶液中,強酸跟強堿發生中和反應生成1 mol液態水時所釋放的熱量叫做中和熱，因此Ba(OH)2的稀溶液與足量稀鹽酸反應中和熱的熱化學方程式應寫為：1/2Ba(OH)2(aq)＋HCl(aq) ═ 1/2BaCl2(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol；

(5) 在25℃，100kPa時，1 mol純物質完全燃燒生成穩定的化合物時所放出的熱量，叫做該物質的燃燒熱。因此當C2H2(g)完全燃燒時，該反應的方程式為2C2H2＋5O2 4CO2＋2H2O，轉移20mol電子，因此當反應中每轉移5NA個電子放出a kJ的熱量時，C2H2的燃燒熱的熱化學方程式可寫為：C2H2(g)＋5/2O2(g) ═ 2CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－2a kJ/mol。