Question

把煤作為燃料可通過下列兩種途徑：

途徑Ⅰ   C(s)+O₂(g)====CO₂(g)   ΔH₁<0

途徑Ⅱ   先制水煤氣：

C(s)+H₂O(g)====CO(g)+H₂(g)   ΔH₂>0

再燃燒水煤氣：

2CO(g)+O₂(g)====2CO₂(g)   ΔH₃<0

2H₂(g)+O₂(g)====2H₂O(g)   ΔH₄<0

請回答下列問題：

(1)判斷兩種途徑放熱：途徑Ⅰ放出的熱量______途徑Ⅱ放出的熱量(填“大于”“等于”或“小于”)。

(2)ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃、ΔH₄的數(shù)學(xué)關(guān)系是________________________。

(3)由于制取水煤氣的反應(yīng)里，反應(yīng)物具有的總能量_______(填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的總能量，那么在化學(xué)反應(yīng)時，反應(yīng)物就需要_______能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，因此其反應(yīng)條件為_________________。

(4)已知：Fe₂O₃(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO₂(g)

ΔH₁＝-25 kJ·mol^-1①

3Fe₂O₃(s)+CO(g)====2Fe₃O₄(s)+CO₂(g)

ΔH₂＝-47 kJ·mol^-1②

Fe₃O₄(s)+CO(g)====3FeO(s)+CO₂(g)

ΔH₃＝+19 kJ·mol^-1③

請寫出CO還原FeO的熱化學(xué)方程式：_______________________________。

Answer 1

【解析】(1)由蓋斯定律可知，反應(yīng)焓變只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。通過觀察可知途徑Ⅰ和途徑Ⅱ是等效的，所以途徑Ⅰ放出的熱量等于途徑Ⅱ放出的熱量。

(2)由蓋斯定律，將途徑Ⅱ的三個化學(xué)方程式分別調(diào)整系數(shù)后疊加可得：ΔH₁＝ΔH₂+(ΔH₃+ΔH₄)。

(3)因為C(s)+H₂O(g)====CO(g)+H₂(g)   ΔH>0，所以在制取水煤氣的反應(yīng)中，反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量，在發(fā)生反應(yīng)時，反應(yīng)物需要吸收能量轉(zhuǎn)化為生成物，因此其反應(yīng)條件為高溫。

(4)由蓋斯定律可得ΔH＝＝

＝-11 kJ·mol^-1。

答案：(1)等于

(2)ΔH₁＝ΔH₂+(ΔH₃+ΔH₄)

(3)小于   吸收   高溫

(4)FeO(s)+CO(g)====Fe(s)+CO₂(g)   ΔH＝-11 kJ·mol^-1