- 焓变、反应热
- 共2059题
某种优质燃油由甲、乙两种有机物混合而成，甲、乙两种物质含有C、H、O三种元素中的两种或三种。已知甲、乙及CO、H2的燃烧热如下：
取甲、乙按不同比例混合的燃油23 g，在足量的O2中燃烧时，放出的热量Q与混合物中乙的物质的量分数x的关系如图所示。试求：
(1)乙的相对分子质量Mr(乙)＝________。
(2)160 g由甲、乙以等物质的量混合而成的燃油在347.2 L O2中恰好完全燃烧，得492.8 L气体，冷却到室温时，还剩余224 L(气体体积均在标准状况下测定)。由此可求得混合物中，C、H、O的原子个数比为________。甲、乙的分子式为：甲________；乙________。
(3)1 mol由甲、乙以等物质的量混合而成的燃油在一定量的O2中燃烧，放出热量2 876 kJ，则反应中生成CO________mol。
正确答案
(1)114 (2)10∶24∶1 C2H6O C8H18 (3)2
(1)当x＝1.0时，燃油全部是乙，n(乙)＝1113/5518＝0.201 7 mol，则Mr(乙)＝23/0.2017＝114。当x＝0时，同理可得Mr(甲)＝46。
(2)160 g混合物燃烧生成n(CO2)＝224/22.4＝10 mol，n(H2O)＝(492.8—224)/22.4＝12 mol，根据CO2和H2O中的氧元素之和与消耗氧气的差值求得原混合物中含n(O)＝1 mol，所以C、H、O的原子个数比为10∶24∶1。
设160 g混合物的物质的量为n mol，则
114n＋46n＝160，解得n＝1。
所以甲的分子式为C2H6O，乙的分子式为C8H18。
(3)1 mol混合物完全燃烧应放出热量(1366+5518)/2kJ＝3 442 kJ，实际放出热量2 876 kJ，所以生成CO的物质的量为（3442—2876）/283＝2 mol。
科学家要研究跟碳元素及其化合物相关的很多课题。
（1）焦炭可用于制取水煤气。测得12g碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了131. 6kJ热量，该反应的热化学方程式是_________ 。
（2）工业上可用焦炭冶炼金属，若0.5mol碳完全与赤铁矿反应，得到0.6mol铁，同时生成2种常见气体，则该反应的化学方程式是_________。
（3）碳跟水蒸气制水煤气的反应是一个可逆反应，下列情况下能判断该反应一定达到平衡状态的是_________（选填编号．）。
（4）温度T1时，在一体积为2L的密闭容积中,加入2.0molCO和2.0mol的H2,反应中c(H2O)的变化情况如图所示,T1时反应C(s)+H2O(g) 
正确答案
（1）C(s)+H2O(g)
试题分析：（1）根据题意可得方程式为：C(s)+H2O(g) 
红磷P（s）和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5，反应过程和能量关系如图所示（图中的△H表示生成1mol产物的数据）
据图回答下列问题
（1）P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式 ；
（2）PCl5分解生成PCl3和Cl2的热化学方程式 ；
上述分解反是一个可逆反应，温度T1时，在密闭容器中加入0.8mol PCl5，反应达到平衡时还剩余0.6mol PCl5，其分解率α1等于 ；若反应温度由T1升高到T2，平衡时PCl5分解率α2，α2 α1（填“大于”，“小于”或“等于”）；
（3）工业上制备PCl5通常分两步进行，先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3，然后降温，再和Cl2反应生成PCl5。原因是 ；
（4）P和Cl2分两步反应生成1mol PCl5的△H3= ；P和Cl2一步反应生成1mol PCl5的△H4 △H3 （填“大于”、“小于”或“等于”），原因是 。
正确答案
（1）2P（s）+3Cl2（g）=2PCl3（g） △H =－612kJ/mol（2分）
（2）PCl5（g）=PCl3（g）+Cl2（g） △H =＋93kJ/mol（2分） 25%（2分） 大于（2分）
（3）因为PCl5分解反应是吸热反应，温度太高，不利于PCl5的生成（2分）
（4）－399kJ/mol （2分） 等于（1分），根据盖斯定律可知，如果一个化学反应可以分步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的（2分）
试题分析：（1）首先写出化学方程式并注明状态，然后根据图中的△H表示生成1mol产物的数据，可求出∆H=2×-306kJ•mol‾1=－612kJ•mol‾1,进而写出热化学方程式。
（2）PCl5分解生成PCl3和Cl2为图中反应的逆反应，∆H为相反数，为＋93kJ•mol‾1；加入0.8mol PCl5，反应达到平衡时还剩余0.6mol PCl5，说明反应了0.2molPCl5，则分解率α1=0.2mol÷0.8mol×100%=25%；因为PCl5分解为吸热反应，温度升高，PCl5的分解率增大，故α2大于α1。
（3）温度过高，会促进PCl5的分解，不利于生成PCl5。
（4）根据图示可求出P和Cl2分两步反应生成1mol PCl5的△H3= —306kJ•mol‾1—93kJ•mol‾1=－399kJ•mol‾1；根据盖斯定律，对于一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应焓变都是一样的，所以∆H3=∆H4。
（13分）CH3CHO是有毒物质，易溶于水，含高浓度CH3CHO的废水可以用隔膜电解法处理，总反应为：
2CH3CHO(l) + H2O(l) 
(1)依次写出该反应中三个有机物的官能团名称_____、_______、_______（每空1分）
(2)已知CH3CH2OH、CH3CHO、CH3COOH的燃烧热分别为1366.8 kJ/mol、1166.4kJ/mol、874.8kJ/mol，则△H=_____________
(3)现在实验室中模拟乙醛废水的处理过程，模拟废水为一定浓度的乙醛—Na2SO4溶液，其装置示意图如下图所示。
①b是直流电源的______极。
②Na2SO4的作用是_______________________________________。
③阳极除去乙醛的电极反应为
(4)在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m3乙醛的含量为3000 mg/L的废水，可得到乙醇 kg（计算结果保留小数点后1位）。
正确答案
(1) 醛基、羟基、羧基 (2)-91.2kJ/mol
(3)负 增强溶液的导电性 (或辅助电解质)。 CH3CHO-2e-+H2O=CH3COOH+2H+
(4)1.9
试题分析：（1）该反应中的三个有机物分别是乙醛、乙醇和乙酸，官能团分别是醛基、羟基和羧基。（2）根据盖斯定律可知ΔH等于乙醛燃烧热的2倍减去乙醇的燃烧热和乙酸的燃烧热之和，所以ΔH="2(-1166.4kJ/mol)-(" 1366.8 kJ/mol)-(- 874.8kJ/mol)="-91.2" kJ/mol。（3）阳离子向阴极移动，根据阳离子的转移方向，可知b是负极，a是正极，因为乙醛不是电解质，水溶液不导电，所以Na2SO4的作用是增强溶液的导电性。阳极发生氧化反应，电极反应为：CH3CHO-2e-+H2O=CH3COOH+2H+。（4）1 m3废水中含乙醛3000mg/L×10-3×1m3×103=3000g，则乙醛的物质的量为
点评：本题综合性强，考查电解有机物的反应，锻炼学生分析问题解决问题的能力。
工业上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
（1）已知CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1，则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为 。
（2）合成甲醇的方程式为CO(g)+2H2(g)
在230 ℃〜270 ℃最为有利。为研究合成气最合适的起始组成比n(H2):n(CO)，分别在230 ℃、250 ℃和270 ℃进行实验，结果如下左图所示。其中270 ℃的实验结果所对应的曲线是_____（填字母）；当曲线X、Y、Z对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时，对应的反应温度与投较比的关系是 。
（3）当投料比为1∶1，温度为230 ℃，平衡混合气体中，CH3OH的物质的量分数为 （保留1位小数）；平衡时CO的转化率 。
正确答案
（1）CH3OH (l) + O2(g) =" CO(g)" + 2H2O(l) ΔH=－443.5 kJ·mol-1
（2） Z 投料比越高，对应的反应温度越高 （3）33.3% 40%
试题分析：(1)CO(g)燃烧的热化学方程式为CO(g)+1/2 O2(g)= CO2(g) ΔH=" —283.0" kJ/mol ; ① CH3OH(l) 燃烧的热化学方程式为CH3OH(l) +3/2 O2(g)= CO2(g)+ + 2H2O(l) ΔH=" —726.5" kJ/mol; ②. ②-①整理可得：CH3OH (l) + O2(g) =" CO(g)" + 2H2O(l) ΔH=－443.5 kJ/mol.(2) 合成甲醇的方程式为CO(g)+2H2(g)
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