Question

【題目】請參考題中圖表，已知E1＝134 kJ·mol－1、E2＝368 kJ·mol－1，根據要求回答問題：

（1）圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應生成CO2和NO過程中的能量變化示意圖，若在反應體系中加入催化劑，反應速率增大，E1的變化是__________(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，ΔH的變化是__________。請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式___________________。

（2）甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉化為氫氣的兩種反應的熱化學方程式如下：

①CH3OH(g)＋H2O(g)==CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1

②CH3OH(g)＋O2(g)==CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1

且H2O(g)==H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，則甲醇蒸汽燃燒為液態水的熱化學方程式為_______________。

（3）如表所示是部分化學鍵的鍵能參數：

化學鍵	P—P	P—O	O===O	P===O
鍵能/kJ·mol－1	a	b	c	x

已知白磷的燃燒熱為d kJ·mol－1，白磷及其完全燃燒的產物的結構如圖Ⅱ所示，則表中x＝__________ kJ·mol－1(用含a、b、c、d的代表數式表示)。

Answer 1

【答案】(1)減小 不變 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1

(2)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJ·mol－1

(3)(d＋6a＋5c－12b)

【解析】本題考查反應熱和焓變，熱化學方程式的書寫，用蓋斯定律進行有關反應熱的計算等知識。注意蓋斯定律的應用和物質聚集狀態的標注。另外特別注意分析白磷和P4O10的分子結構，準確判斷共價鍵的數目。

（1）加入催化劑能降低反應所需的活化能，則E1和E2都減小；催化劑不能改變反應物的總能量和生成物的總能量之差，即催化劑對反應熱無影響，所以反應熱ΔH不變；，由圖可知，1mol NO2和1mol CO反應生成CO2和NO放出熱量368-134=234kJ，反應的熱化學方程式為NO2(g)＋CO(g)= CO2(g)＋NO(g) ΔH＝－234 kJ·mol－1 。

（2）①CH3OH(g)＋H2O(g)==CO2(g)＋3H2(g) ΔH＝＋49.0 kJ·mol－1、②CH3OH(g)＋O2(g)== CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－192.9 kJ·mol－1、③H2O(g)==H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol－1，根據蓋斯定律計算（②×3-①×2+③×2）× 得到 CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－764.7 kJ·mol－1 。

（3）白磷燃燒的方程式為P4+5O2=P4O10，1mol白磷完全燃燒需拆開6mol P-P、5mol O=O，形成12molP-O、4mol P=O，所以12mol×bkJ/mol+4mol×xkJ/mol-（6mol×a kJ/mol+5 mol×c kJ/mol）=dkJ/mol，x= (d＋6a＋5c－12b)kJ·mol－1。