Question

（1）在化学反应中，只有极少数能量比平均能量高得多的反应物分子发生碰撞时才可能发生化学反应，这些分子被称为活化分子．使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能，其单位通常用kJ?mol^-1表示．请认真观察图，然后回答问题．

①图中所示反应是

 

（填“吸热”或“放热”）反应，
该反应

 

（填“需要”、“不需要”或“不一定”）加热，
该反应的△H=

 

（用含E₁、E₂的代数式表示）．
②对于同一反应，图中虚线（Ⅱ）与实线（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子百分数增多，反应速率加快，你认为最可能的原因是

 

．
（2）把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径ⅠC（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁＜0
途径Ⅱ先制水煤气：
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂＞0
再燃烧水煤气：
2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃＜0
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₄＜0
请回答下列问题：
①判断两种途径放热：途径Ⅰ放出的热量

 

途径Ⅱ放出的热量（填“大于”、“等于”或“小于”）．
②△H₁、△H₂、△H₃、△H₄的数学关系是

 

．
③由于制取水煤气的反应里，反应物具有的总能量

 

（填“大于”“等于”或“小于”）生成物具有的总能量，那么在化学反应时，反应物就需要

 

能量才能转化为生成物，因此其反应条件为

 

．
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
请写出CO还原FeO的热化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：反应热和焓变,热化学方程式,用盖斯定律进行有关反应热的计算

专题：化学反应中的能量变化

分析：（1）①依据图象分析反应物的能量大于生成物的能量，反应放热；在化学反应中，反应吸热还是放热与反应条件无关；反应的焓变=生成物的能量-反应物的能量；
②对于同一反应，图中虚线（ II）与实线（ I）相比，活化能大大降低，活化分子的百分数增多，反应速率加快，说明反应的活化能降低焓变不变，平衡不动，结合影响所以速率的元素分析判断；
（2）①根据盖斯定律可知，反应热只与始态和终态有关，而与反应的途径无关，通过观察可知途径Ⅰ和途径Ⅱ是等效的，所以途径Ⅰ放出的热量等于途径Ⅱ放出的热量；
②由盖斯定律，将途径Ⅱ的三个化学方程式乘以适当的系数进行加减，反应热也乘以相应的系数进行相应的加减，构造出途径I的热化学方程式，据此判断△H₁、△H₂、△H₃、△H₄的数学关系式；
③反应物具有的总能量小于生成物的总能量时，则反应是吸热反应，反之则为放热反应；
④依据盖斯定律结合热化学方程式计算得到：依据盖斯定律①×3-（③×2+②）得目标方程．

解答： 解：（1）①依据图象分析反应物的能量大于生成物的能量，反应放热；在化学反应中，反应吸热还是放热与反应条件无关，因此可能需要加热，也可能不需要加热；反应的焓变=生成物的能量-反应物的能量，即△H=（E₂-E₁）kJ?mol^-1，
故答案为：放热；不一定；（E₂-E₁）kJ?mol^-1；
②对于同一反应，图中虚线（ II）与实线（ I）相比，活化能大大降低，活化分子的百分数增多，反应速率加快，说明反应的活化能降低焓变不变，平衡不动，化学反应速率影响因素中，催化剂有此作用，所以最有可能使用了催化剂，
故答案为：使用了催化剂；
（2）①根据盖斯定律可知，反应热只与始态和终态有关，而与反应的途径无关，通过观察可知途径Ⅰ和途径Ⅱ是等效的，途径Ⅰ和途径Ⅱ等量的煤燃烧消耗的氧气相等，两途径最终生成物只有二氧化碳，所以途径Ⅰ放出的热量等于途径Ⅱ放出的热量，
故答案为：等于；
②途径Ⅱ：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₂＞0  ②
再燃烧水煤气：2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₃＜0      ③
2H₂（g）+O₂ （g）═2H₂O（g）△H₄＜0                  ④
由盖斯定律可知，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），
故答案为：△H₁=△H₂+

1

2

（△H₃+△H₄）；
③制水煤气 C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H₂＞0，该反应是吸热反应，反应物具有的总能量小于生成物的总能量，反应条件是加热，
故答案为：小于；吸收；加热；
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
依据盖斯定律①×3-（③×2+②）得到：
6CO（g）+6FeO（s）=6Fe（g）+6CO₂（g）△H=-66KJ/mol；
得到热化学方程式为：CO（g）+FeO（s）=Fe（g）+CO₂（g）△H=-11KJ/mol，
故答案为：CO（g）+FeO（s）=Fe（g）+CO₂（g）△H=-11KJ/mol．

点评：本题考查化学反应与能量的变化，题目难度不大，注意根据图象判断反应物总能量与生成物总能量的关系，把握催化剂对反应的影响，注意盖斯定律的应用．