Question

（1）在化學反應中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應物分子發(fā)生碰撞時才可能發(fā)生化學反應，這些分子被稱為活化分子．使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其單位通常用kJ?mol^-1表示．請認真觀察圖，然后回答問題．

①圖中所示反應是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應，
該反應

 

（填“需要”、“不需要”或“不一定”）加熱，
該反應的△H=

 

（用含E₁、E₂的代數(shù)式表示）．
②對于同一反應，圖中虛線（Ⅱ）與實線（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子百分數(shù)增多，反應速率加快，你認為最可能的原因是

 

．
（2）把煤作為燃料可通過下列兩種途徑：
途徑ⅠC（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁＜0
途徑Ⅱ先制水煤氣：
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂＞0
再燃燒水煤氣：
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃＜0
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₄＜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△H₁、△H₂、△H₃、△H₄的數(shù)學關(guān)系是

 

．
③由于制取水煤氣的反應里，反應物具有的總能量

 

（填“大于”“等于”或“小于”）生成物具有的總能量，那么在化學反應時，反應物就需要

 

能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，因此其反應條件為

 

．
④已知：Fe₂O₃（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO₂（g）△H₁=-25kJ?mol^-1①
3Fe₂O₃（s）+CO（g）═2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）△H₂=-47kJ?mol^-1②
Fe₃O₄（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO₂（g）△H₃=+19kJ?mol^-1③
請寫出CO還原FeO的熱化學方程式：

 

．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,熱化學方程式,用蓋斯定律進行有關(guān)反應熱的計算

專題：化學反應中的能量變化

分析：（1）①依據(jù)圖象分析反應物的能量大于生成物的能量，反應放熱；在化學反應中，反應吸熱還是放熱與反應條件無關(guān)；反應的焓變=生成物的能量-反應物的能量；
②對于同一反應，圖中虛線（ II）與實線（ I）相比，活化能大大降低，活化分子的百分數(shù)增多，反應速率加快，說明反應的活化能降低焓變不變，平衡不動，結(jié)合影響所以速率的元素分析判斷；
（2）①根據(jù)蓋斯定律可知，反應熱只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(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的三個化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減，反應熱也乘以相應的系數(shù)進行相應的加減，構(gòu)造出途徑I的熱化學方程式，據(jù)此判斷△H₁、△H₂、△H₃、△H₄的數(shù)學關(guān)系式；
③反應物具有的總能量小于生成物的總能量時，則反應是吸熱反應，反之則為放熱反應；
④依據(jù)蓋斯定律結(jié)合熱化學方程式計算得到：依據(jù)蓋斯定律①×3-（③×2+②）得目標方程．

解答： 解：（1）①依據(jù)圖象分析反應物的能量大于生成物的能量，反應放熱；在化學反應中，反應吸熱還是放熱與反應條件無關(guān)，因此可能需要加熱，也可能不需要加熱；反應的焓變=生成物的能量-反應物的能量，即△H=（E₂-E₁）kJ?mol^-1，
故答案為：放熱；不一定；（E₂-E₁）kJ?mol^-1；
②對于同一反應，圖中虛線（ II）與實線（ I）相比，活化能大大降低，活化分子的百分數(shù)增多，反應速率加快，說明反應的活化能降低焓變不變，平衡不動，化學反應速率影響因素中，催化劑有此作用，所以最有可能使用了催化劑，
故答案為：使用了催化劑；
（2）①根據(jù)蓋斯定律可知，反應熱只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應的途徑無關(guān)，通過觀察可知途徑Ⅰ和途徑Ⅱ是等效的，途徑Ⅰ和途徑Ⅱ等量的煤燃燒消耗的氧氣相等，兩途徑最終生成物只有二氧化碳，所以途徑Ⅰ放出的熱量等于途徑Ⅱ放出的熱量，
故答案為：等于；
②途徑Ⅱ：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂＞0  ②
再燃燒水煤氣：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃＜0      ③
2H₂（g）+O₂ （g）═2H₂O（g）△H₄＜0                  ④
由蓋斯定律可知，②×2+③+④得2C（s）+2O₂ （g）═2CO₂（g）△H=2△H₂+△H₃+△H₄，
所以△H₁=

1

2

△H=

1

2

（2△H₂+△H₃+△H₄）=△H₂+

1

2

（△H₃+△H₄），
故答案為：△H₁=△H₂+

1

2

（△H₃+△H₄）；
③制水煤氣 C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H₂＞0，該反應是吸熱反應，反應物具有的總能量小于生成物的總能量，反應條件是加熱，
故答案為：小于；吸收；加熱；
④已知：①Fe₂O₃（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO₂（g）；△H=-25kJ/mol
②3Fe₂O₃（s）+CO（g）=2Fe₃O₄（s）+CO₂（g）；△H=-47kJ/mol
③Fe₃O₄（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO₂（g）；△H=+19kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律①×3-（③×2+②）得到：
6CO（g）+6FeO（s）=6Fe（g）+6CO₂（g）△H=-66KJ/mol；
得到熱化學方程式為：CO（g）+FeO（s）=Fe（g）+CO₂（g）△H=-11KJ/mol，
故答案為：CO（g）+FeO（s）=Fe（g）+CO₂（g）△H=-11KJ/mol．

點評：本題考查化學反應與能量的變化，題目難度不大，注意根據(jù)圖象判斷反應物總能量與生成物總能量的關(guān)系，把握催化劑對反應的影響，注意蓋斯定律的應用．