Question

为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究CO和H₂O反应转化为绿色能源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的燃烧热△H=________。

(2)写出CO(g)和H₂O (g)作用生成CO₂ (g)和H₂(g)的热化学方程式：________。

(3)相关物质的化学键键能数据如下：

化学键	O=O(O2)	H—H	H—O
E/(kJ·mol^-1)	x	436	463

计算x=________kJ·mol^-1。

(4)某反应2X(g)+Y(g)⇌2Z(g)  △H= -Q kJ·mol^-1，反应过程中能量变化如图所示，其中虚线表示加入催化剂M时的情况。

①加入催化剂M后，△H________ (填“改变”或“不变”)。

②在使用催化剂的两部反应中，________ (填“第一步”或“第二步”)决定反应速率。

Answer

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

【解析】

(1)在25摄氏度,101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热；

(2)根据盖斯定律继续计算；

(3)焓变=反应物键能-生成物键能，再根据氢气的燃烧热方程式计算；

(4)①反应热与反应路径无关；

②反应活化能大的一步决定反应速率。

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

③ H2O (l)=H2O (g) △H=+44.0kJ·mol-1

结合盖斯定律可知1mol氢气燃烧生成液体水放出的热量为241.8kJ+44.0kJ=285.8kJ，故答案为：-285.8kJ·mol-1；

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

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

结合盖斯定律可知反应CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)可由①-②得到，所以该反应的△H=-283kJ·mol-1-(-241.8kJ·mol-1)=-41.2kJ·mol-1，故答案为：CO(g) + H2O (g) = H2(g) + CO2 (g) △H=-41.2kJ·mol-1；

(3)由第(1)题可知：H2(g)+O2(g) = H2O (l) △H=-285.8kJ·mol-1，根据焓变=反应物键能-生成物键能可得436 kJ·mol-1+x-2×463 kJ·mol-1=-285.8kJ·mol-1，解得x=496.4kJ·mol-1，故答案为：496.4；

(4)①催化剂只改变反应活化能不改变焓变，故答案为：不变；

②根据图示可知第一步反应活化能较大，所以第一步决定反应速率，故答案为：第一步。