- 焓变、反应热
- 共2059题
“低碳循环”已引起各国家的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量和有效地开发利用CO2正成为化学家研究的主要课题。
（1）将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应
CO(g)＋H2O(g)
①实验2条件下平衡常数K= 。
②实验3中，若平衡时，CO的转化率大于水蒸气，则a/b 的值_______(填具体值或取值范围)。
③实验4，若900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时V正 V逆（填“<” ，“>” ，“=”）。
（2）已知在常温常压下：
①2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH＝－1275.6 kJ／mol
②2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ／mol
③H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ／mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：____________
（3）已知草酸是一种二元弱酸，草酸氢钠（NaHC2O4）溶液显酸性。常温下，向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时，比较溶液中各种离子浓度的大小关系 ；
（4）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，CaCO3是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L ，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为 _______________mol/L。
（5）以二甲醚（CH3OCH3）、空气、H2SO4为原料，铂为电极可构成燃料电池，其工作原理与甲烷燃料电池的原理相似。请写出该电池负极上的电极反应式： 。
正确答案
（2）CH3OH(l)+ O2(g) ＝ CO(g) + 2H2O(l) ΔH＝﹣442.8 kJ∕mol
（3）c(Na+)> c(HC2O4-)> c(H+)> c(C2O42-) > c(OH-) （4）5.6×10—5
（5）CH3OCH3-12e—+3H2O=3CO2+12H+
试题分析：（1）①、平衡时CO的物质的量为1.6mol，则：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），
开始（mol）：2 1 0 0
变化（mol）：0.4 0.4 0.4 0.4
平衡（mol）：1.6 0.6 0.4 0.4
该反应前后气体体积不变，故利用物质的量代替浓度计算平衡常数，故900℃时该反应平衡常数k=
②由于CO与H2的化学计量数相等都为1，所以当两者物质的量相等时二者转化率相等．要使CO转化率大于H2的转化率，则增大H2的物质的量，即a/b 的值小于1，
③由①900℃时，该反应的平衡常数为0.17，实验4，在900℃时，在此容器中加入CO、H2O、CO2、H2均为1mol，则此时浓度商Qc=1，大于平衡常数0.17，故反应向逆反应进行，所以V正＜V逆，
（2）①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=－1275.6kJ·mol－1
②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=－566.0kJ·mol－1
③H2O（g）=H2O（l）△H=－44.0kJ·mol－1
依据盖斯定律①-②+③×4得：2CH3OH（l）+2O2（g）=2CO（g）+4H2O（l）△H=－885.6KJ·mol－1；
即CH3OH（l）+O2（g）="CO" （g）+2H2O（l）△H=－442.8KJ·mol－1；
（3）向10mL 0.01mol?L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液，二者恰好反应，所得溶液为NaHC2O4溶液，在该溶液中，直接电离出的Na＋和HC2O4－浓度最大，NaHC2O4溶液显酸性，说明HC2O4－的电离程度大于水解，所以c(Na+)＞c(HC2O4－)，c(H+)＞ c(OH－)。，溶液中水电离生成氢离子，故c(H+)＞c(C2O42－)，溶液呈酸，电离产生的c（C2O42－）原大于 c(OH－)。，溶液中离子浓度c(Na+)> c(HC2O4－)> c(H+)> c(C2O42－) > c(OH－)。
（4）Na2CO3溶液的浓度为1×10-4mol·L－1，等体积混合后溶液中c（CO32－）=
（5）反应本质是二甲醚的燃烧，原电池负极发生氧化反应，二甲醚在负极放电，正极反应还原反应，氧气在正极放电．二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子，电极反应式为 CH3OCH3-12e－+3H2O=2CO2+12H＋。
氨的合成是最重要的化工生产之一。
I．工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：
① 用焦炭跟水反应： C(s）+ H2O(g)
② 用天然气跟水蒸气反应：CH4(g）+ H2O(g）
已知有关反应的能量变化如下图，则方法②中反应的ΔH =__________ ___。
Ⅱ．在3个1L的密闭容器中，同温度下、使用相同催化剂分别进行反应：
3H2(g）+ N2(g）
(1）下列能说明该反应已达到平衡状态的是
a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2
b．v（N2）正＝3v（H2）逆
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
(2）甲容器中达到平衡所需要的时间t 5min (填>、< 或=)
(3）乙中从反应开始到平衡时N2的平均反应速率 （注明单位）。
(4）分析上表数据，下列关系正确的是________．
a．2c1 =3mol/L b．ω1 = ω2 c．2ρ1 = ρ2
(5）该温度下，容器乙中，该反应的平衡常数K=____ __（用分数表示）（mol/L）－2。
正确答案
（16分）I．ΔH =（a+3b-c）( 3分）
Ⅱ．(1）c（3分）；
(2）t > 5 （2分）；
(3）0．2 mol·L-1·min-1（2分，数据1分，单位1分）
(4）c（3分）；
(5）K= 4/81（3分）
试题分析：I．由图知CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g）△H=-akJ/mol； ①
H2(g)+1/2O2(g)= H2O(g） △H=-bkJ/mol； ②
CH4(g)+2O2(g)= 2H2O(g)+ CO2(g） △H=-ckJ/mol ③；根据盖斯定律得方法②中反应的ΔH =③-①-②×3=-c-(-a)-(-b)×3=（a+3b-c）kJ/mol；
Ⅱ．(1)a、平衡时容器内N2、H2、NH3的浓度之比不一定为1︰3︰2，错误；b、根据化学方程式得3v（N2）正＝v（H2）逆 ，错误；c、容器体积不变，一定温度下，随着反应的进行，气体的物质的量在减少，所以容器的压强逐渐减小，当平衡时，压强不再变化，正确；d、根据质量守恒定律，该恒容容器中的气体的密度一直不变，不能判断平衡状态的到达，错误，答案选c。
（2）甲与乙比，反应物的浓度小，所以反应速率慢，达平衡的时间长，则t>5min；
（3）氮气的初始浓度是4mol/L，平衡浓度是3mol/L，所以氮气的浓度减少1mol/L，则乙中氮气的平均反应速率为1mol/L/5min=0．2mol·L-1·min-1
(4)乙与甲比，乙的反应物浓度是甲的2倍，相当于在甲的平衡的基础上又充入3 mol H2、2 mol N2，若平衡不移动，则2c1 =3mol/L，ω1 = ω2，而实际在恒温恒容时增大反应物的浓度平衡正向移动，所以3>2c1，ω2 >ω1 ，ab错误；对于恒容条件下的可逆反应，体系中各物质均是气体，乙中的气体质量是甲中气体质量的2倍，所以乙的密度也是甲的2倍，c正确，答案选c。
(5)根据（3）的计算，消耗氮气1mol/L，消耗氢气3mol/L，则生成氨气2mol/L．该温度下，容器乙中各物质的平衡浓度分别为c（N2）=3mol/L，c（H2）=3mol/L，c（NH3）=2mol/L，所以
K= c（NH3）2/ c（N2）·c（H2）3=4/81（mol/L）－2
SO2、NO、NO2、CO都是污染大气的有害气体，对其进行回收利用是节能减排的重要课题。
（1）上述四种气体中直接排入空气时会引起酸雨的有__________（填化学式）。
（2）已知：2SO2(g)+ O2(g)=2SO3(g)；△H=－196.6kJ/mol
O2(g)+2NO(g)=2NO2(g)；△H=－113.0kJ/mol
①反应：NO2(g) +SO2(g)= SO3(g) +NO(g)的△H=_ kJ/mol。
②一定条件下，将NO2和SO2以体积比1：1置于恒温恒容的密闭容器中发生反应： NO2(g) +SO2(g)
下列不能说明反应达到平衡状态的是_____（填字母）。
a．体系压强保持不变
b．混合气体的颜色保持不变
c．NO的物质的量保持不变
d．每生成1molSO3的同时消耗1molNO2
（3）CO可用于合成甲醇，其反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g)
①上述合成甲醇的反应为______（填“放热”或“吸热”）反应。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为___________。
③若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为_____L。
（4）某研究小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。
①该电池工作时，OH-向______（填“a”或“b”）极移动。
②电池工作一段时间后，测得溶液的pH减小，则该电池总反应的离子方程式为__________________。
正确答案
(14分)
（1）SO2、NO、NO2 (2分)；
（2）①-41.8(2分) ②ad(1分)
（3）①放热(1分) ②KA=KB>KC（2分）③2（2分）
（4）①b(1分) ②2CH3OH+3 O2+4OH-="2" CO2- 3 + 6H2O(2分)
试题分析：
（1）SO2、NO、NO2直接排入空气时会引起酸雨。
（2）①根据盖斯定律，给出两式相加在两边同时除以2可得目标方程式：NO2(g) +SO2(g)= SO3(g) +NO(g)的△H=[－196.6kJ/mol+（－113.0kJ/mol）]/2=-41.8 kJ/mol。②方程式两边气体分子数相同，压强不能说明是否平衡，a错；必须取正逆反应速率比较，d错。
（3）①根据图像温度升高CO的平衡转化率下降，所以为放热反应。②平衡常数只与温度有关，放热反应温度升高，平衡常数越小，所以KA=KB>KC。
③对于反应CO(g)+2H2(g)
始态 10mol 20mol 0
转化量 5mol 10mol 5mol
终态 5mol 10mol 5mol 气体总物质的量为20mol
第二次在B状态建立平衡时
CO(g)+2H2(g)
始态 10mol 20mol 0
转化量 8mol 16mol 8 mol
终态 2mol 4mol 8mol 气体总物质的量为14mol
根据相同温度、压强时气体体积比等于物质的量之比，可知答案为7L.
（4）①电池中阴离子移向负极（b极）；②2CH3OH+3O2+4OH-="2" CO2- 3 + 6H2O。
SNCR－SCR是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx），其流程如下：
（1）反应2NO＋2CO
（2）SNCR－SCR流程中发生的主要反应有：
①4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)
②6NO(g)＋4NH3(g)
③6NO2(g)＋8NH3(g)
反应N2(g)＋O2(g)
（3）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图。
该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为：
（4）可利用该电池处理工业废水中含有的Cr2O72－，处理过程中用Fe作两极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）3沉淀来除去Cr2O72-。
①写出电解过程中Cr2O72－被还原为Cr3+的离子方程式： 。
②该电池工作时每处理100L Cr2O72-浓度为0.002mol/L废水，消耗标准状况下氧气 L。
正确答案
（1）< (2分)（2）+179.8 (2分) （3）NO2＋NO3－－e－＝N2O5(2分)
（4）①Cr2O72－+ 6Fe2++ 14H+= 2Cr3++ 6Fe3++7 H2O (2分)②13.44 (2分)
试题分析：（1）要想反应2NO＋2CO
N2(g)＋O2(g)
Cr2O72－+ 6Fe2++ 14H+= 2Cr3++ 6Fe3++7 H2O；②根据题给反应和电子守恒得Cr2O72－和氧气的关系式：Cr2O72－——3O2；100L Cr2O72-浓度为0.002mol/L废水中Cr2O72-的物质的量为0.2mol，消耗氧气为0.6mol，标准状况下的体积为13.44L。
CO是常见的化学物质，在工业生产中用途很广泛。
（1） 已知：某些反应的热化学方程式如下：
2H2（g）+SO2（g）=S（g）+2H2O（g） ΔH＝+90.4kJ·mol－1
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g） ΔH＝-556.0kJ·mol－1
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g） ΔH＝-483.6kJ·mol－1
请写出用CO除去空气中SO2，生成S（g）及CO2热化学方程式
（2） 某燃料电池以CO为燃料，以空气为氧化剂，以熔融态的K2CO3为电解质，请写出该燃料电池正极的电极反应式 ；
（3）在某温度下、容积均为2L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2H2（g）＋CO（g）
①该温度下此反应的平衡常数K为 。
②三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是 （填序号）。
A．α1＋α2＝1 B．Q1＋Q2＝d
C．α3＜α1 D．P3>2P1＝2P2
E．n2＜n3＜1.0mol F．Q3＜2Q1
③在其他条件不变的情况下，将甲容器的体系体积压缩到1L，若在第8min达到新的平衡，从开始到新平衡时H2的转化率为65.5%，请在下图中画出第5min 到新平衡时CH3OH的物质的量浓度的变化曲线。
（4）实验室常用甲酸（一元酸）来制备CO。已知25℃时，0.l mol/L甲酸( HCOOH)溶液和0.l mo1/L乙酸溶液的pH分别为2.3和2.9。现有相同物质的量浓度的下列四种溶液：①HCOONa溶液 ②CH3COONa溶液③Na2CO3④NaHCO3溶液，其pH由大到小的顺序是 ____（填写溶液序号）。关于0.l mo1/L HCOOH溶液和0.l mo1/LHCOONa等体积混合后的溶液描述正确的是 ____。
a．c(HCOOˉ)＞c(HCOOH)＞c（Na+）＞c（H+）
b．c(HCOOˉ)+c(HCOOH)=" 0.2" mo1/L
c．c(HCOOˉ)+2c(OHˉ)=c（HCOOH）+2c（H+）
d．c(HCOOˉ) ＞c（Na+）＞c（H+）＞c(OHˉ)
正确答案
（1）2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H=+18.0kJ/mol
（2）正极：O2+4e-+2CO2=2CO32-
（3）①4；②AB；③如图：
（4）③＞④＞②＞①；cd
试题分析：（1）利用盖斯定律，将所给反应I+反应II-反应III可得2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H=+18.0kJ/mol。
（2）以CO为燃料，以空气为氧化剂，以熔融态的K2CO3为电解质，该燃料电池的正极反应为O2+4e-+2CO2=2CO32-。
（3）①根据表格数据(甲组实验)，利用三段式可得:
2H2（g）＋CO（g）
起始浓度（mol/L）：1 0.5 0
变化浓度（mol/L）：0.5 0.25 0.25
平衡浓度（mol/L）：0.5 0.25 0.25
所以平衡常数K=
②恒温恒容条件下，实验甲和实验乙为等效平衡，甲为从正反应方向进行，乙为从逆反应方向进行，故两种情况下反应物的转化率α1＋α2＝1，反应放出和吸收的热量数值之和Q1＋Q2＝d；实验丙反应物是甲的2倍，相当于增大压强，则平衡向正反应方向移动，使反应物转化率增大，α3＞α1，平衡时n3＞1.0mol，P3＜2P1，Q3＞2Q1，故选AB。
③在其他条件不变的情况下，将甲容器的体系体积压缩到1L，压缩的瞬间，甲醇的浓度为原来的2倍，然后平衡向正反应方向移动，使甲醇浓度进一步增大，直至平衡，据此可作出CH3OH的物质的量浓度的变化曲线图像。
（4）根据题给信息可知甲酸的酸性比乙酸强，故HCOONa溶液比CH3COONa溶液水解程度小，所以四种溶液的pH由大到小的顺序为③＞④＞②＞①；对于0.l mo1/L HCOOH溶液和0.l mo1/LHCOONa等体积混合后的溶液，根据物料守恒c(HCOOˉ)+c(HCOOH)=" 0.1" mo1/L；电荷守恒为c(HCOOˉ)+ c(OHˉ)=c（Na+）+c（H+），又溶液呈酸性，所以c（H+）＞c(OHˉ)，故c(HCOOˉ) ＞c（Na+）＞c（H+）＞c(OHˉ)，将物料守恒和电荷守恒联立，可得c(HCOOˉ)+2c(OHˉ)=c（HCOOH）+2c（H+），综上，cd正确。
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