Question

【題目】I.（1） SiH4是一種無色氣體，遇到空氣能發生爆炸性自燃，生成SiO2(s)和H2O(l)。已知室溫下2 g SiH4自燃放出的熱量為89.2 kJ，則其熱化學方程式為： _____________________。

（2）沼氣是一種能源，它的主要成分是CH4，其燃燒的熱化學方程式為：CH4(g)＋2O2(g) = CO2(g)＋2H2O(l )　ΔH＝－890 kJ/mol，又已知H2O(l)=H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol，則11.2 L(標準狀況)CH4完全燃燒生成氣態水時放出的熱量為_______________。

Ⅱ.已知下列幾種烷烴的燃燒熱如下：

烷烴	甲烷	乙烷	丙烷	丁烷	戊烷	己烷
燃燒熱/ (kJ·mol－1)	890.3	1559.8	2219.9	2877.0	3536.2	4163.1

今有10 L(標準狀況下)某種天然氣，假設僅含甲烷和乙烷兩種氣體，燃燒時共放出熱量480 kJ。

（1）試寫出乙烷氣體燃燒的熱化學方程式___________________________________。

（2）計算該天然氣中甲烷的體積分數____________(保留小數點后兩位)。

（3）由上表可總結出的近似規律是______________________________________________。

（4）根據（3）的近似規律可預測癸烷的燃燒熱約為______kJ·mol－1。

Answer 1

【答案】SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l) △H= -1427.2kJ/mol 401kJ 2C2H6(g)+7O2(g) = 4CO2(g)+6H2O(l) △H= -3119.6 kJ/mol 72.38% 烷烴分子中每增加一個CH2原子團，燃燒熱平均增加654kJ/mol左右 6779 kJ·mol－1

【解析】

I.（1） 2 g SiH4為0.0625mol，自燃放出的熱量為89.2 kJ，則1 mol放出的熱量為=1427.2 kJ，熱化學方程式為：SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l) △H= -1427.2kJ/mol；

答案為：SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(l) △H= -1427.2kJ/mol；

（2）①CH4(g)＋2O2(g) = CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890 kJ/mol，②H2O(l)==H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol，由蓋斯定律：①+②×2得：CH4(g)＋2O2(g) = CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802 kJ/mol，1mol完全燃燒生成氣態水時放出的熱量802 kJ，則11.2 L(標準狀況)CH4為0.5 mol完全燃燒生成氣態水時放出的熱量為401kJ；

答案為：401kJ；

Ⅱ（1）由表中燃燒熱數值可知，1mol乙烷燃燒生成二氧化碳與液態水，放出的熱量為1559.8kJ，乙烷燃燒的熱化學方程式為：2C2H6(g)+7O2(g) = 4CO2(g)+6H2O(l) △H= -3119.6 kJ/mol；

故答案為：2C2H6(g)+7O2(g) = 4CO2(g)+6H2O(l) △H= -3119.6 kJ/mol

（2）10L（在標準狀況下）某種天然氣，假設僅含甲烷和乙烷兩種氣體，燃燒時共放出熱量480kJ，平均燃燒熱為 =1075.2kJ/mol，根據十字交叉法計算甲烷與乙烷的體積比：

所以甲烷與乙烷的體積比為484.6：184.9，甲烷的體積分數為×100%=72.38%

故答案為：72.38%。

（3）根據表中數據可知，碳原子數目相鄰的烷烴的燃燒熱之差，基本為定值，即烷烴分子中每增加一個CH2燃燒熱平均增加基本為定值。

乙烷與甲烷燃燒熱相差：1559.8kJ/mol-890.3kJ/mol=669.5kJ/mol，

丙烷與乙烷燃燒熱相差：2219.9kJ/mol-1559.8kJ/mol=660.1kJ/mol，

丁烷與丙烷燃燒熱相差：2877.0kJ/mol-2219.9kJ/mol=657.1kJ/mol，

戊烷與丁烷燃燒熱相差：3536.2kJ/mol-2877.0kJ/mol=659.2kJ/mol，

己烷與戊烷燃燒熱相差：4163.1kJ/mol-3536.2kJ/mol=626.9kJ/mol，

=654kJ/mol，

烷烴分子中每增加一個CH2燃燒熱平均增加654kJ/mol左右，

故答案為：烷烴分子中每增加一個CH2,，燃燒熱平均增加654kJ/mol左右；

（4）根據（3）的近似規律可預測癸烷與己烷相差4個CH2，燃燒熱約為4163.1kJ/mol+654kJ/mol×4=6779 kJ/mol

答案為：6779 kJ/mol