Question

【題目】為了減少CO對大氣的污染，某研究性學習小組擬研究CO和H2O反應轉化為綠色能源H2。

已知：① CO(g)+O2(g) = CO2 (g) △H=-283kJ·mol-1

② H2(g)+ O2(g) = H2O (g) △H=-241.8kJ·mol-1

③ H2O (l)=H2O (g) △H=+44.0kJ·mol-1

(1)H2的燃燒熱△H=________。

(2)寫出CO(g)和H2O (g)作用生成CO2 (g)和H2(g)的熱化學方程式：________。

(3)相關物質的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	O=O(O2)	H—H	H—O
E/(kJ·mol-1)	x	436	463

計算x=________kJ·mol-1。

(4)某反應2X(g)+Y(g)2Z(g) △H= -Q kJ·mol-1，反應過程中能量變化如圖所示，其中虛線表示加入催化劑M時的情況。

①加入催化劑M后，△H________ (填“改變”或“不變”)。

②在使用催化劑的兩部反應中，________ (填“第一步”或“第二步”)決定反應速率。

Answer 1

【答案】-285.8kJ·mol-1 CO(g) + H2O (g) = H2(g) + CO2 (g) △H=-41.2kJ·mol-1 496.4 不變 第一步

【解析】

(1)在25攝氏度,101 kPa時，1 mol可燃物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；

(2)根據蓋斯定律繼續計算；

(3)焓變=反應物鍵能-生成物鍵能，再根據氫氣的燃燒熱方程式計算；

(4)①反應熱與反應路徑無關；

②反應活化能大的一步決定反應速率。

(1)由反應② H2(g)+O2(g) = H2O (g) △H=-241.8kJ·mol-1

③ H2O (l)=H2O (g) △H=+44.0kJ·mol-1

結合蓋斯定律可知1mol氫氣燃燒生成液體水放出的熱量為241.8kJ+44.0kJ=285.8kJ，故答案為：-285.8kJ·mol-1；

(2)由反應① CO(g)+O2(g) = CO2 (g) △H=-283kJ·mol-1

② H2(g)+O2(g) = H2O (g) △H=-241.8kJ·mol-1

結合蓋斯定律可知反應CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)可由①-②得到，所以該反應的△H=-283kJ·mol-1-(-241.8kJ·mol-1)=-41.2kJ·mol-1，故答案為：CO(g) + H2O (g) = H2(g) + CO2 (g) △H=-41.2kJ·mol-1；

(3)由第(1)題可知：H2(g)+O2(g) = H2O (l) △H=-285.8kJ·mol-1，根據焓變=反應物鍵能-生成物鍵能可得436 kJ·mol-1+x-2×463 kJ·mol-1=-285.8kJ·mol-1，解得x=496.4kJ·mol-1，故答案為：496.4；

(4)①催化劑只改變反應活化能不改變焓變，故答案為：不變；

②根據圖示可知第一步反應活化能較大，所以第一步決定反應速率，故答案為：第一步。