Question

在化學(xué)反應(yīng)中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應(yīng)物分子發(fā)生碰撞時(shí)才可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這些分子稱為活化分子，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表示．請認(rèn)真觀察如圖1，然后回答問題：
     
（1）圖1中所示反應(yīng)是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)，該反應(yīng)的△H=

 

（用含E₁、E₂的代數(shù)式表示）．
（2）已知熱化學(xué)方程式：H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1．該反應(yīng)的活化能為167.2kJ?mol^-1，則其逆反應(yīng)的活化能為

 

．
（3）對于同一反應(yīng)，圖中虛線（Ⅱ）與實(shí)線（Ⅰ）相比，活化能大大降低，活化分子的百分?jǐn)?shù)增多，反應(yīng)速率明顯加快，你認(rèn)為最可能的原因是

 

．
（4）已知TiO₂ （s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
寫出TiO₂和焦炭、氯氣反應(yīng)生成TiCl₄和CO氣體的熱化學(xué)方程式：

 

（5）科學(xué)家已獲得了極具理論研究意義的N₄分子，其結(jié)構(gòu)為正四面體（如圖2所示），與白磷分子相似．已知斷裂1molN-N鍵吸收193kJ熱量，斷裂1molNN鍵吸收941kJ熱量，則1molN₄氣體轉(zhuǎn)化為2molN₂時(shí)要放出

 

kJ能量．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,反應(yīng)熱和焓變

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）依據(jù)圖象分析反應(yīng)物的能量大于生成物的能量，反應(yīng)放熱；在化學(xué)反應(yīng)中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應(yīng)物分子發(fā)生碰撞時(shí)才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)需要能量；反應(yīng)的焓變=生成物的能量-反應(yīng)物的能量；
（2）反應(yīng)的活化能是使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量，依據(jù)圖象能量關(guān)系可知，逆反應(yīng)的活化能=正反應(yīng)的活化能+反應(yīng)的焓變；
（3）對于同一反應(yīng)，圖中虛線（ II）與實(shí)線（ I）相比，活化能大大降低，活化分子的百分?jǐn)?shù)增多，反應(yīng)速率加快，說明反應(yīng)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；
（4）已知TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律構(gòu)造方程式計(jì)算分析；
（5）N₄氣體轉(zhuǎn)變?yōu)镹₂氣體先破壞N₄分子N-N鍵吸收能量，再生成N₂分子形成N≡N鍵放出能量，注意一個(gè)N₄分子中含有6個(gè)N-N鍵，根據(jù)能量的變化寫出熱化學(xué)反應(yīng)方程式．

解答： 解：（1）依據(jù)圖象分析反應(yīng)物的能量大于生成物的能量，反應(yīng)放熱；在化學(xué)反應(yīng)中，只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應(yīng)物分子發(fā)生碰撞時(shí)才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)需要能量；反應(yīng)的焓變=生成物的能量-反應(yīng)物的能量；△H=E₂-E₁ kJ/mol，
故答案為：放熱，E₂-E₁ kJ/mol；
（2）反應(yīng)的活化能是使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量，依據(jù)圖象能量關(guān)系可知，逆反應(yīng)的活化能=正反應(yīng)的活化能+反應(yīng)的焓變；H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1，該反應(yīng)的活化能為167.2kJ?mol^-1，則其逆反應(yīng)的活化能=167.2kJ/mol+241.8kJ/mol=409.0kJ/mol；
故答案為：409.0kJ/mol；
（3）對于同一反應(yīng)，圖中虛線（ II）與實(shí)線（ I）相比，活化能大大降低，活化分子的百分?jǐn)?shù)增多，反應(yīng)速率加快，說明反應(yīng)的活化能降低焓變不變，平衡不移動，化學(xué)反應(yīng)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；
（4）①TiO₂ （s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140kJ?mol^-1
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①+②得到：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ?mol^-1；
故答案為：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ?mol^-1 ；
（5）根據(jù)原子守恒知，一個(gè)N₄分子生成2個(gè)N₂分子，一個(gè)N₄分子中含有6個(gè)N-N鍵，破壞1molN₄分子中含有6molN-N鍵需要吸收193kJ/mol×6mol=1158KJ能量；
生成2molN≡N鍵放出941kJ/mol×2mol=1882KJ能量，所以該反應(yīng)放出1884KJ-1158KJ=724KJ能量，所以熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N₄（g）=2N₂（g）△H=-724KJ/mol，
故答案為：724．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)反應(yīng)的能量變化與反應(yīng)的焓變關(guān)系的分析判斷、熱化學(xué)方程式的書寫、反應(yīng)活化能的判斷計(jì)算，綜合性強(qiáng)，圖象的綜合應(yīng)用，讀懂圖象，焓變和活化能計(jì)算方法．