Question

7．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．請認真觀察圖1，然后回答問題：
（1）圖中所示反應(yīng)是放熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)，該反應(yīng)的△H=E₂-E₁ （用含E₁、E₂的代數(shù)式表示）．
（2）已知熱化學(xué)方程式：H₂（g）+$\frac{1}{2}$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409.0KJ/mol．
（3）對于同一反應(yīng)，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(yīng)速率明顯加快，你認為最可能的原因是最有可能使用了催化劑．
（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：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81kJ•mol^-1．
（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1molN≡N鍵吸收941kJ熱量，則1molN₄氣體轉(zhuǎn)化為2molN₂時要放出724 kJ能量．

Answer 1

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；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）與實線（ I）相比，活化能大大降低，活化分子的百分數(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)蓋斯定律計算分析得到；
（5）從結(jié)構(gòu)圖中可看出，一個N₄分子中含有6個N-N鍵，根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減生成物的總鍵能計算．

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；反應(yīng)的焓變=生成物的能量-反應(yīng)物的能量；△H=E₂-E₁；故答案為：放熱；E₂-E₁ ；
（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）+$\frac{1}{2}$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）與實線（ I）相比，活化能大大降低，活化分子的百分數(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，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：最有可能使用了催化劑；
（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）從結(jié)構(gòu)圖中可看出，一個N₄分子中含有6個N-N鍵，根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減生成物的總鍵能，則N₄（g）=2N₂（g）△H，有△H=6×193 kJ•mol^-1-2×941 kJ•mol^-1=-724 kJ•mol^-1，
故答案為：724．

點評 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，反應(yīng)活化能的判斷計算以及蓋斯定律的應(yīng)用，圖象的綜合應(yīng)用，讀懂圖象，焓變和活化能計算方法的理解是解題關(guān)鍵．