Question

【题目】按照下列图表和有关要求回答问题：

(1)图Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是_________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，ΔH的变化是_________。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：___________________________。

(2) 甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。

Ⅰ.利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：

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

已知反应①中相关的化学键键能数据如下：

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

由此计算ΔH1＝_________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58 kJ·mol－1，则ΔH3＝______kJ·mol－1。

Ⅱ.甲醇质子交换膜燃料电池的工作原理如上图所示,写出X电极的电极反应式_______________。

(3) 下表为元素周期表的一部分。

碳	氮	Y
X		硫	Z

X与Z两元素的单质反应生成1molX的最高价化合物，恢复至室温，放热687kJ，已知该化合物的熔、沸点分别为-69℃和58℃，写出该反应的热化学方程式： __________________。

Answer 1

【答案】 减小 不变 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)加入催化剂能降低反应所需的活化能，则E1和E2都减小，催化剂不能改变反应物的总能量和生成物的总能量之差，即反应热不改变，所以催化剂对反应热无影响，由图可知，1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO放出热量368-134=234kJ，反应热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJmol-1，故答案为：减小；不变；NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJmol-1；

(2)Ⅰ.反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H1=1076kJmol-1+2×436kJmol-1 -(3×413+343+465)kJmol-1 =-99kJmol-1，根据盖斯定律：反应②-反应①=反应③，故△H3 =△H2-△H1 =-58kJmol-1-(-99kJmol-1)=+41kJmol-1，故答案为：-99；+41；

Ⅱ.根据氢离子移动方向知，X是负极、Y是正极，该原电池是燃料电池，则X电极上甲醇失电子发生氧化反应、Y电极上氧气得电子发生还原反应，X电极上甲醇失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH－6e-＋H2O =CO2＋6H+，故答案为：CH3OH－6e-＋H2O =CO2＋6H+；

(3)X与Z两元素的单质分别为Si、氯气，二者反应生成的最高价化合物为四氯化硅，已知该化合物的熔、沸点分别为-69℃和58℃，则室温下四氯化硅为液态，则该反应的热化学方程式为：Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)△H=-687kJ/mol，故答案为：Si(s)+2Cl2(g)=SiCl4(l)△H=-687kJ/mol。