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）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)。

（3）2012年倫敦奧運會火炬采用丙烷（C3H8）為燃料，已知丙烷在常溫常壓下為氣態。試回答下列問題：

①如圖是一定量丙烷完全燃燒生成CO2和1 mol H2O(l)過程中的能量變化圖，請在圖中的括號內填入“＋”或“－”____。

②請說明使用丙烷作為火炬燃料的優點_____________________________________。

③寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學方程式：___________________________________。

④二甲醚(CH3OCH3)是一種新型燃料，應用前景廣闊。1 mol二甲醚完全燃燒生成CO2和液態水放出1 455 kJ熱量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合氣體完全燃燒生成CO2和液態水共放出1 645 kJ熱量，則混合氣體中，丙烷和二甲醚的物質的量之比為________。

Answer 1

【答案】 減小 不變 NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1 (d＋6a＋5c－12b) － 熱值高 環保無污染 C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 215.0 kJ/mol 1∶3

【解析】試題分析：由圖Ⅰ可知，E1是正反應的活化能、E2是逆反應的活化能，ΔH＝E1-E2＝134 kJ·mol－1-368 kJ·mol－1=－234 kJ·mol－1。

（1）若在反應體系中加入催化劑，可以改變反應的路徑、同等程度地降低正反應和逆反應的活化能，可以同等程度地增大正反應和逆反應的速率，所以E1減小。反應熱只與反應的始態和終態有關，與反應路徑無關，所以ΔH不變。NO2和CO反應的熱化學方程式為NO2(g)＋CO(g)=CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1。

（2）由圖II中信息及白磷的燃燒熱為d kJ·mol－1可知，P4(s)+5O2(g)=P4O10(s) ΔH＝－d kJ·mol－1。 1mol白磷完全燃燒的過程中，斷裂6mol P—P和5mol O=O，形成12molP—O和4mol P=O，所以-d=6a+5c-12b-4x，則表中x＝ (d＋6a＋5c－12b) kJ·mol－1。

（3）①由一定量丙烷完全燃燒生成CO2和1 mol H2O(l)過程中的能量變化圖可知，該反應為放熱反應，放熱反應的ΔH小于0，所以圖中的括號內應填入 “－”。

②使用丙烷作為火炬燃料的優點是熱值高 環保無污染。

③由圖可知，一定量丙烷完全燃燒生成CO2和1 mol H2O(l)過程中放出553.75 kJ的熱量，則1mol丙烷完全燃燒生成3mol CO2和4 mol H2O(l) 時，放出2 215.0 kJ的熱量，所以丙烷燃燒熱的熱化學方程式為C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 215.0 kJ/mol 。

④二甲醚(CH3OCH3)是一種新型燃料，應用前景廣闊。1 mol二甲醚完全燃燒生成CO2和液態水放出1 455 kJ熱量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合氣體完全燃燒生成CO2和液態水共放出1 645 kJ熱量，則有n(C3H8)+n(CH3OCH3)=1mol、2215n(C3H8)+1455n(CH3OCH3)=1645，聯立兩式可求出混合氣體中丙烷和二甲醚的物質的量之比為1∶3。