Question

【題目】已知有關反應的能量變化如圖，試回答下列問題。

（1）根據圖像，寫出Ⅰ的熱化學方程式：____。

（2）寫出CH4(g)與H2O(g)反應制取CO(g)和H2(g)的熱化學方程式：____。

（3）在（2）的反應中，相關的化學鍵鍵能數據如下表所示。判斷H2O(g)中O—H的鍵能為___。

（4）試比較下列兩組△H的大小（填“＞”、“＜”或“=”）

①C（s）+CO2（g）=2CO（g）△H1，C（s）+O2（g）=CO（g）△H2則△H1___△H2。

②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H3，CH4(g)+H2O(l)=CO(g)+3H2(g)△H4，則△H3___△H4

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)△H4，2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H5，則△H4___△H5。

Answer 1

【答案】H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-245kJ/mol CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+171kJ·mol-1 451kJ/mol ＞ ＜ ＜

【解析】

（1）根據圖像，反應Ⅰ是1molH2與molO2的反應，反應放出的熱量為930 kJ/mol -685 kJ/mol =245kJ/mol，故熱化學方程式為H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-245kJ/mol；

（2）設H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-245kJ/mol為式①，

根據圖II得，CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g) ΔH=-564kJ/mol，設此反應為式②，

反應CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)可由②-3×①得到，該反應的ΔH=-564kJ/mol-3×(-245kJ/mol)= +171kJ/mol，故熱化學方程式為CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+171kJ·mol-1；

（3）設O—H的鍵能為x，413 kJ/mol×4+2x-1075 kJ/mol -436 kJ/mol×3=171 kJ/mol，解得x=451kJ/mol；

（4）①C與CO2的反應為吸熱反應，故△H1＞0，C與O2的反應為放熱反應，故△H2＜0，所以△H1＞△H2；

②H2O(g)生成 H2O(l)的過程為放熱，所以第一個反應放出的熱量更多，故△H3＜△H4；

③H2O(l) 生成H2O(g) 的過程為吸熱，所以第二個反應放出的熱量少，故△H4＜△H5；