Question

【題目】(1)某溫度時，在 2 L 容器中 X、Y、Z 三種物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。由圖中數據分析，該反應的化學方程式為________

(2)甲烷作為能源燃燒放出大量的熱，已知①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)ΔH1＝-1214kJ/mol，②2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H2＝－566 kJ/mol則表示甲烷燃燒的熱化學方程式為__________________

Answer 1

【答案】3X+Y 2Z CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH＝-890kJ/mol

【解析】

(1)本題可根據圖像提供的數據及曲線變化的趨勢知，X、Y為反應物，Z為生成物，再根據圖像計算用三種物質分別表示的反應速率，根據反應速率之比等于化學計量數之比寫出化學方程式;

(2)物質的燃燒熱是指25℃，101kPa時，1mol物質完全燃燒生成穩定產物所放出的熱量。1mol甲烷完全燃燒生成液態水和氣態二氧化碳所放出的熱量為甲烷的燃燒熱，根據題給方程式，利用蓋斯定律計算甲烷的燃燒熱。

(1)由圖像提供的數據及曲線變化的趨勢知，X、Y為反應物，Z為生成物，且前2min的平均速率分別為：υ(X)=(1-0.7)mol/(2L×2min)=0.075mol.L-1.min-1；υ(Y)=(1-0.9)mol/(2L×2min)=0.025 mol.L-1.min-1；υ(Z)=0.2mol/(2L×2min)=0.05 mol.L-1.min-1；所以，反應中X、Y、Z的物質的量之比為3∶1∶2，此即化學方程式中化學計量數之比，因而反應式為 3X+Y 2Z；

(2)①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)ΔH1＝-1214kJ/mol，②2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H2＝－566 kJ/mol，由蓋斯定律得①+②得，2CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) ΔH＝ΔH1+△H2=-1780kJ/mol，所以甲烷的燃燒熱的熱化學方程式為CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH＝-890kJ/mol。