Question

【題目】20世紀30年代，Eyring和Pelzer在碰撞理論的基礎上提出化學反應的過渡態理論：化學反應并不是通過簡單的碰撞就能完成的，而是在反應物到生成物的過程中經過一個高能量過渡態。分析圖中信息，回答下列問題：

（1）圖一是NO2和CO反應生成CO2和NO過程中能量變化示意圖，請寫出NO2和CO反應的熱化學方程式：___________________________________。在反應體系中加入催化劑，E1和E2的變化是：E1_________，E2________（填“增大”、“減小”或“不變”），對反應熱是有無影響?_______________，原因是_______________________________________________。

（2）圖二是紅磷P(s)和Cl2(g)發生反應生成PCl3(g)和PCl5(g)的反應過程與能量關系圖(圖中的△H表示生成1mol產物的數據)。根據圖二回答下列問題：

① P(s)和Cl2(g)反應生成PCl3(g)的熱化學方程式__________________________________。

PCl5(g)分解成PCl3(g)和Cl2(g)的熱化學方程式____________________________________。

② P(s)和Cl2(g)分兩步反應生成1molPCl5(g)的△H1與P(s)和Cl2(g)一步反應生成1molPCl5(g)的△H2關系是：△H2____________△H1(填“大于”、“小于”或“等于”)，原因是_______________________。

圖一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖二

Answer 1

【答案】 NO2(g) + CO(g) = CO2 (g)+ NO(g) ΔH＝－234KJ/mol 減小 減小 無 因為催化劑只改變反應的途徑，不能改變體系中物質的始態和終態 P(s) + 3/2Cl2(g) ＝ PCl3(g) ΔH＝－306KJ/mol PCl5(g) ＝ Cl2(g) + PCl3(g) ΔH＝+ 93KJ/mol 等于 反應中的能量變化只與始態和終態有關，與反應途徑無關

【解析】（1）根據圖像可知反應物的總能量高于生成物的總能量，所以是放熱反應，放出的熱量是368kJ－134kJ＝234kJ。因此熱化學方程式為：NO2(g) + CO(g) = CO2 (g)+ NO(g) ΔH＝－234kJ/mol；催化劑能降低反應的活化能，從而加快反應速率。但不會影響反應熱的大小，所以E1和E2都是減小的；因為催化劑只改變反應的途徑，不能改變體系中物質的始態和終態；（2）①根據圖像可判斷，生成1molPCl3時放出306kJ熱量，所以熱化學方程式為P(s) + 3/2Cl2(g) ＝ PCl3(g) ΔH＝－306kJ/mol；②根據蓋斯定律可知，如果一個化學反應可以分步進行，則各分步反應的反應熱之和與該反應一步完成時的反應熱是相同的，所以反應熱是相等的，即反應中的能量變化只與始態和終態有關，與反應途徑無關。

（2）①根據圖示可知：P(s) + 3/2Cl2(g) ＝ PCl3(g)，反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應是放熱反應，反應熱為△H=-306 kJ/mol，則熱化學方程式為：P(s) + 3/2Cl2(g) ＝ PCl3(g) △H=-306 kJ/mol；根據圖示可知：Cl2（g）+PCl3（g）═PCl5（g），中間產物的總能量大于最終產物的總能量，該反應是放熱反應，△H=生成物總能量-反應物總能量=-93 kJ/mol；所以PCl5（g）═PCl3（g）+Cl2（g）是吸熱反應；熱化學方程式為PCl5（g）═PCl3（g）+Cl2（g）△H=+93 kJ/mol；②根據蓋斯定律，P和Cl2分兩步反應和一步反應生成PCl5的△H應該是相等的，P和Cl2分兩步反應生成1 molPCl5的熱化學方程式：P（s）+3/2Cl2(g)═PCl3（g）△H1=-306 kJ/mol，Cl2（g）+PCl3（g）═PCl5（g）△H2=-93 kJ/mol；P和Cl2一步反應生成1molPCl5的△H3=-306 kJ/mol+（-93 kJ/mol）=-399 kJ/mol，由圖象可知，P和Cl2分兩步反應生成1molPCl5的△H3=-306kJ/mol-（+93kJ/mol）=-399kJ/mol，根據蓋斯定律可知，反應無論一步完成還是分多步完成，生成相同的產物，反應熱相等，則P和Cl2一步反應生成1molPCl5的反應熱等于P和Cl2分兩步反應生成1molPCl5的反應熱。即原因為：反應中的能量變化只與始態和終態有關，與反應途徑無關。