Question

到目前為止，由化學能轉變為熱能或電能仍然是人類使用最主要的能源。

（1）化學反應中放出的熱能（焓變，ΔH）與反應物和生成物在反應過程中斷鍵和形成新鍵過程中吸收和放出能量的大小有關。

已知：H2（g）＋Cl2（g）=2HCl（g） ΔH＝－185 kJ/mol，斷裂1 mol H—H鍵吸收的能量為436 kJ，斷裂1 mol Cl—Cl鍵吸收的能量為247 kJ，則形成1 mol H—Cl鍵放出的能量為 。

（2）燃料燃燒將其所含的化學能轉變為我們所需要的熱能。已知：

①CH4（g）＋2O2（g）=CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－890．3 kJ·mol-1

②C（s,石墨）＋O2（g）=CO2（g） ΔH＝－393．5 kJ·mol－1

③2H2（g）＋O2（g）=2H2O（l） ΔH＝－571．6 kJ·mol-1

標準狀況下22．4 L氫氣和甲烷的混合氣體在足量的氧氣中充分燃燒反應放出588．05 kJ的熱量，原混合氣體中氫氣的質量是 。根據以上三個熱化學方程式，計算C（s,石墨）＋2H2（g）=CH4（g）的反應熱ΔH為 。

 

Answer 1

（1）434 kJ （2）1．0 g -74．8 kJ/mol

【解析】解答本題時應注意以下兩點：

（1）根據ΔH=舊鍵斷裂吸收的能量－新鍵形成放出的能量，可以求斷鍵或成鍵吸收或放出的能量。

（2）根據求解的反應C（s,石墨）＋2H2（g）=CH4（g），找出可用的已知熱化學方程式①②③，然后將熱化學方程式進行相應的調整，然后進行加和即得。

（1）H2（g）＋Cl2（g）=2HCl（g） ΔH＝－185 kJ/mol ，該反應的ΔH=舊鍵斷裂吸收的能量－新鍵形成放出的能量，設形成1 mol H—Cl鍵放出的能量為x，則每發生這樣的反應1 mol，ΔH=436 kJ·mol－1＋247 kJ·mol－1－2x=－185 kJ·mol－1，解得x=434 kJ·mol－1，所以每形成1 mol H—Cl鍵放出

434 kJ的熱量。

（2）設混合氣體中CH4的物質的量為a，H2的物質的量為b，a＋b=1 mol

890．3 kJ·mol-1×a＋571．6 kJ·mol-1×b/2=588．05 kJ，解得a=0．5 mol，b=0．5 mol，所以H2的質量為0．5 mol×2 g·mol－1=1．0 g。

根據反應C（s,石墨）＋2H2（g）=CH4（g）可知，②＋③－① 即得，所以該反應的反應熱為ΔH=－571．6 kJ·mol－1－393．5 kJ·mol－1＋890．3 kJ·mol－1

=－74．8 kJ·mol－1。