Question

7．在化学反应中，只有极少数分子的能量比所有分子的平均能量高得多，只有这些高能量的分子发生碰撞时才可能发生化学反应，人们把这些高能量的分子称为活化分子，其他分子成为普通分子．把活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之间的差值叫活化能，单位为kJ/mol．请认真观察如图后回答问题．
（1）图中所示的反应是放热（填“吸热”或“放热”）反应，该反应的△H=E₂-E₁kJ/mol（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，活化能明显降低，活化分子百分数增多，反应速率加快，你认为最有可能的原因是使用了催化剂．
（3）0.01mol甲苯（分子式为C₇H₈，常温下为液态）在足量的O₂中燃烧，生成CO₂气体和液态水，放出39.43kJ的热量．该反应的热化学方程式为：C₇H₈（l）+9O₂（g）=7CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-3943 kJ/mol．
（4）将煤转化为水煤气（CO和H₂的混合气体）是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一．煤转化为水煤气的主要化学反应为：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；焓变为△H₁．
已知：①2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H₂=-483.6kJ/mol
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）；△H₃=-221.0kJ/mol结合上述热化学方程式计算得出△H₁=+131.3kJ/mol
（5）计算△H₁时所用到的基本化学规律叫做盖斯定律．

Answer 1

分析 （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；反应的焓变=生成物的能量-反应物的能量；
（2）催化剂可降低反应的活化能；
（3）计算1mol甲苯燃烧放出的热量，结合化学方程式书写热化学方程式．注意物质的聚集状态和反应热的单位等问题；
（4）利用盖斯定律，将$\frac{②-①}{2}$可得△H₁；
（5）盖斯定律：不论是一步完成的还是几步完成的，其热效应总是相同的（反应热的总值相等）及其正逆反应的焓变数值相同符号相反．

解答 解：（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；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；E₂-E₁；
（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；
（3）0.01mol甲苯（分子式为C₇H₈，常温下为液态）在足量的O₂中燃烧，生成CO₂气体和液态水，放出39.43kJ的热量，1mol甲苯（分子式为C₇H₈，常温下为液态）在足量的O₂中燃烧，生成CO₂气体和液态水，放出3943kJ的热量，则热化学方程式为：C₇H₈（l）+9O₂（g）=7CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-3943 kJ/mol，
故答案为：C₇H₈（l）+9O₂（g）=7CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-3943 kJ/mol；
（4）已知：①2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）；△H₂=-483.6kJ•mol^-1
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）；△H₃=-221.0kJ•mol^-1
为求C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H₁的反应热，可用盖斯定律将$\frac{②-①}{2}$可得：
△H₁=$\frac{483.6kJ/mol-221.0kJ/mol}{2}$=+131.3kJ/mol，
故答案为：+131.3；
（5）计算△H₁时，将$\frac{②-①}{2}$可得△H₁，其热效应总是相同的，为盖斯定律，故答案为：盖斯．

点评 本题考查了化学反应的能量变化与反应的焓变关系的分析判断，反应活化能的判断计算，图象的综合应用，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，读懂图象，焓变和活化能计算方法的理解以及明确热化学方程式的书写方法是解题关键，注意把握盖斯定律的含义，题目难度中等．