Question

【題目】(1)在化學反應中，只有極少數能量比平均能量高得多的反應物分子發生碰撞時才可能發生化學反應，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。請認真觀察圖示，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”或“不需要”)加熱，該反應的ΔH=________ (用含E1、E2的代數式表示)。

②已知熱化學方程式：H2(g)+ O2(g)====H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol。該反應的活化能為167.2 kJ/mol，則其逆反應的活化能為_____________。

(2)有一類甲醇質子交換膜燃料電池，需將甲醇蒸氣轉化為氫氣，兩種反應原理是

A.CH3OH(g)+H2O(g)====CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ/mol

B.CH3OH(g)+ O2(g)====CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－192.9 kJ/mol

另外H2O(l)====H2O(g) ΔH=+44 kJ/mol，請寫出32 g 的CH3OH(g)完全燃燒生成液態水的熱化學方程式______________________。

（3）已知反應2HI(g)H2(g)+I2(g)的ΔH=+11 kJ·mol-1,1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436 kJ、151 kJ的能量,則1 mol HI(g)分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為__kJ。

(4)甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料。利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇,發生的主要反應如下:

①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 ΔH1

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　 ΔH3

已知反應①中相關的化學鍵鍵能數據如下:

由此計算ΔH1=____kJ·mol-1；已知ΔH2=－58 kJ·mol-1,則ΔH3=____kJ·mol-1。

Answer 1

【答案】放熱 需要 —（E1-E2） 409kJ/mol CH3OH(g)+O2(g)=CO2（g）+ 2H2O（l） ΔH=--280.9kJ/mol 299 -99 +41

【解析】

（1）①根據圖，反應物總能量大于生成物總能量，即該反應為放熱反應，化學反應中，只有極少數能量比平均能量高的的多的反應物分子發生碰撞才可能發生化學反應，所以反應需要能量；反應的焓變等于生成物的總能量與反應物總能量的差值，即△H=(E2－E1)kJ·mol－1或者為－(E1－E2)kJ·mol－1；

答案為放熱 ；需要；（E2－E1)kJ·mol－1或者為－(E1－E2)kJ·mol－1；

②反應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，根據圖像能量關系可以知道，逆反應的活化能=正反應活化能＋反應的焓變的絕對值，即該反應的逆反應活化能為(241.8kJ·mol－1＋167.2kJ·mol－1)=409kJ·mol－1；

答案為409kJ·mol－1；

（2）甲醇燃燒生成液態水的方程式為CH3OH＋O2=CO2＋2H2O(l)，CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=－192.9 kJ·mol－1…a，H2O(l)=H2O(g) △H=+44 kJ·mol－1…b，根據蓋斯定律，推出a－2b得出CH3OH(g)＋O2(g) =CO2(g)＋2H2O(l) △H=(－192.9－2×44)kJ·mol－1=280.9kJ·mol－1；

答案為CH3OH(g)＋O2(g) =CO2(g)＋2H2O(l) △H=280.9kJ·mol－1；

（3）令斷裂1molHI分子中化學鍵吸收的能量為a，根據△H=反應物鍵能總和－生成物鍵能總和=2×akJ·mol－1－(436kJ·mol－1＋151kJ·mol－1)=11kJ·mol－1，解得a=299；

答案為299；

（4）根據△H=反應物鍵能總和－生成物鍵能總和=1076kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1－(343kJ·mol－1＋3×413kJ·mol－1＋465kJ·mol－1)=－99kJ·mol－1；根據蓋斯定律，③=②－①，△H3=△H2－△H1=－58kJ·mol－1－(－99kJ·mol－1)=＋41kJ·mol－1；

答案為－99；＋41。