Question

已知有关反应的能量变化如图，试回答下列问题。

（1）根据图像，写出Ⅰ的热化学方程式：____。

（2）写出CH₄(g)与H₂O(g)反应制取CO(g)和H₂(g)的热化学方程式：____。

（3）在（2）的反应中，相关的化学键键能数据如下表所示。判断H₂O(g)中O—H的键能为___。

（4）试比较下列两组△H的大小（填“＞”、“＜”或“=”）

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

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

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

Answer

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）根据图像，反应Ⅰ是1molH2与molO2的反应，反应放出的热量为930 kJ/mol -685 kJ/mol =245kJ/mol，故热化学方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-245kJ/mol；

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

根据图II得，CH4(g)+O2(g)=CO(g)+2H2O(g) ΔH=-564kJ/mol，设此反应为式②，

反应CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)可由②-3×①得到，该反应的ΔH=-564kJ/mol-3×(-245kJ/mol)= +171kJ/mol，故热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+171kJ·mol-1；

（3）设O—H的键能为x，413 kJ/mol×4+2x-1075 kJ/mol -436 kJ/mol×3=171 kJ/mol，解得x=451kJ/mol；

（4）①C与CO2的反应为吸热反应，故△H1＞0，C与O2的反应为放热反应，故△H2＜0，所以△H1＞△H2；

②H2O(g)生成 H2O(l)的过程为放热，所以第一个反应放出的热量更多，故△H3＜△H4；

③H2O(l) 生成H2O(g) 的过程为吸热，所以第二个反应放出的热量少，故△H4＜△H5；