Question

【題目】按照下列圖表和有關要求回答問題：

(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) 甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料。

Ⅰ.利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發生的主要反應如下：

①CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1

②CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2

③CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH3

已知反應①中相關的化學鍵鍵能數據如下：

化學鍵	H－H	C－O		H－O	C－H
E/(kJ·mol－1)	436	343	1 076	465	413

由此計算ΔH1＝_________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，則ΔH3＝______kJ·mol－1。

Ⅱ.甲醇質子交換膜燃料電池的工作原理如上圖所示,寫出X電極的電極反應式_______________。

(3) 下表為元素周期表的一部分。

碳	氮	Y
X		硫	Z

X與Z兩元素的單質反應生成1molX的最高價化合物，恢復至室溫，放熱687kJ，已知該化合物的熔、沸點分別為-69℃和58℃，寫出該反應的熱化學方程式： __________________。

Answer 1

【答案】 減小 不變 NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g)　ΔH＝－234 kJ·mol－1 －99 ＋41 CH3OH－6e-＋H2O ===CO2＋6H+ Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)△H=-687kJ/mol

【解析】(1)加入催化劑能降低反應所需的活化能，則E1和E2都減小，催化劑不能改變反應物的總能量和生成物的總能量之差，即反應熱不改變，所以催化劑對反應熱無影響，由圖可知，1mol NO2和1mol CO反應生成CO2和NO放出熱量368-134=234kJ，反應熱化學方程式為NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJmol-1，故答案為：減小；不變；NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJmol-1；

(2)Ⅰ.反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，故△H1=1076kJmol-1+2×436kJmol-1 -(3×413+343+465)kJmol-1 =-99kJmol-1，根據蓋斯定律：反應②-反應①=反應③，故△H3 =△H2-△H1 =-58kJmol-1-(-99kJmol-1)=+41kJmol-1，故答案為：-99；+41；

Ⅱ.根據氫離子移動方向知，X是負極、Y是正極，該原電池是燃料電池，則X電極上甲醇失電子發生氧化反應、Y電極上氧氣得電子發生還原反應，X電極上甲醇失電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為CH3OH－6e-＋H2O =CO2＋6H+，故答案為：CH3OH－6e-＋H2O =CO2＋6H+；

(3)X與Z兩元素的單質分別為Si、氯氣，二者反應生成的最高價化合物為四氯化硅，已知該化合物的熔、沸點分別為-69℃和58℃，則室溫下四氯化硅為液態，則該反應的熱化學方程式為：Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)△H=-687kJ/mol，故答案為：Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)△H=-687kJ/mol。