Question

(14分) 在25℃時，向100 mL含氯化氫14.6 g的鹽酸溶液里放入5.60 g純鐵粉（不考慮反應前后溶液體積的變化），反應開始至2 min末，收集到1.12 L（標準狀況）氫氣。在此之后，又經過4 min，鐵粉完全溶解。則：
①在前2 min內用FeCl₂表示的平均反應速率是                  。
②在后4 min內用HCl表示的平均反應速率是                   。
③ 前2 min與后4 min相比，反應速率較快的是                             ，其原因是                                                          。
(2)已知有一組數據：破壞1mol氫氣中的化學鍵需要吸收436kJ能量；破壞0.5mol氧氣中的O=O鍵需要吸收249kJ的能量；形成水分子中1 molH—O鍵能夠釋放463kJ能量。下圖表示氫氣和氧氣反應過程中能量的變化，請將圖中①、②、③的能量變化的數值，填在下邊的橫線上。

①        kJ  ②         kJ  ③         kJ

Answer 1

（14分）（1）①0.25 mol?L^-1?min^-1  ②0.25 mol?L^-1?min^-1 （每空2分）
③前2 min ；隨著反應的進行，反應物濃度減小，反應速率減慢（每空2分）
（2）①  1370    ② 1852   ③  482 （每空2分）

（1）①反應開始至2 min末，收集到1.12 L（標準狀況）氫氣，則氫氣的物質的量是0.05mol。根據方程式2HCl＋Fe=FeCl₂＋H₂↑,生成硫化亞鐵是0.05mol，其濃度是0.5mol/L，所以用硫化亞鐵表示的反應速率是0.5mol/L÷2min＝0.25 mol?L^-1?min^-1 。
②氯化氫的物質的量是0.4mol，而鐵是0.1mol，所以在后4 min內用消耗氯化氫的物質的量是（0.1mol－0.05mol）×2＝0.1mol，濃度是0.1mol÷0.1L＝1.0mol/L，所以用氯化氫表示的反應速率是1.0mol/L÷4min＝0.25 mol?L^-1?min^-1 。
③根據①②可知，前2 min與后4 min相比，反應速率較快的是前2min。這是由于隨著反應的進行，反應物氫離子的濃度逐漸減小，反應速率逐漸減慢。
（2）根據圖像可知，①表示斷鍵吸收的能量，因此是436kJ×2＋249kJ×2＝1370kJ；②表示形成化學鍵所放出的能量，所以應該是463kJ×2×2＝1852kJ，因此該反應實際放出的熱量是1852kJ－1370kJ＝482kJ。