- 焓变、反应热
- 共2059题
生产甲醇的原料CO、H2可由下列反应制取：CH4（g）+H2O（g）
（1）已知：① CH4（g）+3/2 O2（g）
② H2（g）+1/2 O2（g）
则CH4（g）+ H2O（g）
（2）一定条件下反应CH4（g）+H2O（g）
（3）维持温度T2，将0.04 mol CH4和0.04mol H2O（g）通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，平衡时达到B点，测得CH4的转化率为50%,该反应在此温度下的平衡常数KB=____ ，下列现象能说明该反应已经达到平衡状态的是_ ___
a．容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1：1：1：3
b．容器的密度恒定
c．容器的压强恒定
d．3υ正（CO）＝υ逆（（H2）
（4）在上述B点平衡基础上，向容器中再通入amol CH4和a mol H2O气体，使之在C点重新达平衡，此时测得CO有0.03mol，则a=____ 。
正确答案
（1）ΔH1—3ΔH2（2分） （2）> （2分）； < （2分）
（3）1.08×10－2mol2٠L－2（2分，单位可不作要求）；acd（3分） （4）0.035（3分）
试题分析：（1）根据已知的热化学方程式以及盖斯定律可知，①－②×3即得到CH4（g）+ H2O（g）
（2）根据图像可知，在压强相同时，温度越高，甲烷的转化率越高。这说明升高温度平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，即△H＞0。升高温度平衡向正反应方向移动，因此B点对应的平衡常数大于A点对应的平衡常数。
（3） CH4（g）+H2O（g）
起始浓度（mol/L） 0.04 0.04 0 0
转化浓度（mol/L） 0.02 0.02 0.02 0.06
平衡浓度（mol/L） 0.02 0.02 0.02 0.06
所以该温度下该反应的平衡常数KB＝
在一定条件下，当可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），各种物质的浓度或含量均不再发生变化的状态，是化学平衡状态，根据以上分析可知，平衡时容器内CH4、H2O、CO、H2的物质的量之比为1:1:1:3，所以可以说明反应达到平衡状态，a正确；密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此密度始终是不变的，所以b不能说明；该反应是体积减小的可逆反应，所以当压强不再发生变化时，可以说明反应达到平衡状态，即c正确；d中的反应速率方向相反，且满足反应速率之比是相应的化学计量数之比，因此可以说明，d正确，答案选acd。
（4） CH4（g）+H2O（g）
起始浓度（mol/L） b b 0 0
转化浓度（mol/L） 0.03 0.03 0.03 0.09
平衡浓度（mol/L）b－0.03 b－0.03 0.03 0.09
因为温度不变，平衡常数不变，所以
（7分）化学键的键能是指气态原子间形成1mol化学键时释放的能量。如：H(g)＋I(g)→H－I(g)＋297KJ 即H－I键的键能为297kJ/mol，也可以理解为破坏1mol H－I键需要吸收297KJ的热量。化学反应的发生可以看成旧化学键的破坏和新化学键的形成。下表是一些键能数据。（单位：kJ/mol）
阅读上述信息，回答下列问题：
（1）根据表中数据判断CCl4的稳定性 （填“大于”或“小于”）CF4的稳定性。试预测C－Br键的键能范围_________< C－Br键能 <__________
（2）有人认为：H－O键的键能大于H－S键的键能，所以H2O的熔沸点高于H2S的熔沸点。你是否赞同这种观点？如不赞同，请说出你的解释。
（3）已知H2O(l)＝H2O(g) ΔH＝+44kJ/mol,请写出表示氢气燃烧热的热化学方程式：
正确答案
(1)小于 218~330 KJ·mol－1
(2) 不赞同，H2O的熔沸点高于H2S是因为水分子间存在氢键，与键能无关。
(3) H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H="-287.5" kJ/mo1
（1）共价键的键能越大，分子越稳定，所以四氯化碳的稳定性小于四氟化碳的。溴的非金属性介于氯和碘之间，所以C－Br键的键能大于C－I的键能，小于C－Cl的键能。
（2）键能大小影响分子的稳定性，和熔沸点大小无关。水的熔沸点高于硫化氢的是因为水中存在氢键。
（3）在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量叫燃烧热。根据有关键能可计算出生成1mol气态水时反应热为436 kJ/mol＋0.5×497 kJ/mol－2×464 kJ/mol＝-243.5 kJ/mol。又因为1mol气态水变成液态水时放出44 kJ的能量，所以氢气的燃烧热是－243.5 kJ/mol－44 kJ/mol＝－87.5 kJ/mo1。
CO2的固定和利用在降低温室气体排放中具有重要作用，从CO2加氢合成甲醇不仅可以有效缓解减排压力，还是其综合利用的一条新途径。CO2和H2在催化剂作用下能发生反应CO2＋3H2
（1）提高甲醇产率的措施是 。
（2）分析图中数据可知，在220 ℃、5MPa时，CO2的转化率为 ，再将温度降低至
140℃，压强减小至2MPa，化学反应速率将 （填“增大、减小 或 不变“ 下同），CO2的转化率将 。
（3）200℃时，将0.100molCO2和0.275molH2充入1L密闭容器中，在催化剂作用下反应达到平衡。若CO2的转化率为25%，则此温度下该反应的平衡常数K＝ 。(要求写出算式和计算结果)
（4）已知已知：CO的燃烧热△H＝－283.0KJ/mol、2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) △H＝－483.6KJ/mol、
CO(g)+2H2(g)＝CH3OH(g) △H＝－90.1KJ/mol，写出CO2与H2合成甲醇的热化学方程式 。
正确答案
（1）降温、加压（2分） （2）25%（2分） 减小（2分） 增大（2分）
（3）
（4）CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ∆H＝-48.9 kJ/mol（3分）
试题分析：（1）根据图像可知，随着温度的升高，甲醇的产率降低，这说明正方应是放热反应。再温度相同时，增大压强，甲醇的产率增大，所以提高甲醇产率的措施是降温、加压。
（2）分析图中数据可知，在220 ℃、5MPa时，甲醇的产率是25%。根据碳原子守恒，1molCO2生成1mol甲醇，因此甲醇的产率就是CO2的转化率，所以CO2的转化率为25%。降温并同时降低压强，反应速率减小。由于正方应是放热的体积减小的可逆反应，因此降温和降低压强平衡均向正反应方向移动，所以CO2的转化率增大。
（3） CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
起始浓度（mol/L）0.100 0.275 0 0
转化浓度（mol/L）0.0250 0.0750 0.0250 0.0250
平衡浓度（mol/L）0.0750 0.200 0.0250 0.0250
所以该温度下反应的平衡常数K＝
（4）CO的燃烧热△H＝－283.0KJ/mol，则有热化学方程式①2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H＝－566.0KJ/mol。又因为反应②2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) △H＝－483.6KJ/mol、③CO(g)+2H2(g)＝CH3OH(g) △H＝－90.1KJ/mol，所以根据盖斯定律可知，(③×2－①＋②)÷2，及得到反应CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，所以该反应的反应热∆H＝（－90.1KJ/mol×2＋566.0KJ/mol－483.6KJ/mol）÷2＝-48.9 kJ/mol。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I： CO(g) ＋ 2H2(g) 
反应II： CO2(g) ＋ 3H2(g)
①上述反应符合“原子经济”原则的是 （填“I”或“Ⅱ”）。
②下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数（K）。
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
由表中数据判断ΔH1 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。
③某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，则CO的转化率为 ，此时的温度为 （从上表中选择）。
（2）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。
①该电池正极通入的物质为 。
②工作一段时间后，测得溶液的pH减小，该电池总反应的化学方程式为
正确答案
（1）①Ⅰ②﹤③0.8, 250℃（2）①O2②2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
（1）①反应I只生成甲醇，符合绿色化学思想，原子利用率100%；
②由表中数据可知随温度的升高，K逐渐减小，说明平衡左移，即正反应是放热反应；
③ CO(g) ＋ 2H2(g)
初c: 1 3 0
△c: 0.8 1.6 0.8
平c: 0.2 1.4 0.8
K=
（2）①燃烧电池的正极得电子，发生还原反应，所以通往的是氧气
Ⅰ、下列实验操作或对实验事实的描述正确的是____________________
① 用量筒量取稀硫酸溶液8.0mL；
②中和热的测定实验中，可用金属丝（棒）代替环形搅拌玻璃棒；
③用热的浓盐酸洗涤附着有MnO2的试管；
④在硫酸铜晶体结晶水含量的测定中，若加热后的无水硫酸铜粉末表面发黑，则所测结晶水含量可能会偏高 ；
⑤Fe(OH)3胶体与FeCl3溶液可用过滤的方法分离；
⑥用碱式滴定管量取KMnO4溶液20.50mL ；
⑦将水沿烧杯内壁缓缓注入浓硫酸中，不断用玻璃棒搅拌以稀释浓硫酸；
⑧用湿润的pH试纸测量某溶液pH时，测量值一定比真实值小；
⑨锌和一定量稀硫酸反应，为加快速率而不影响H2的量可向溶液中加适量Cu(NO3)2晶体。
Ⅱ、2013年初，雾霾天气多次肆虐天津、北京等地区。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)
①该反应平衡常数表达式
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 （填代号）。
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知：①CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol
②2NO2(g) 
③H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式： 。
正确答案
Ⅰ ①③④ Ⅱ（1）①K="{" C2(CO2)·C(N2) } /{ C2(NO) ·C2(CO)} ②bd
（2）CH4(g)+N2O4(g) =N2(g) +2H2O(l) + CO2(g) △H=" —898.1kJ/mol"
试题分析：Ⅰ①用量筒量取液体准确到小数点后一位。②金属丝导热性强，容易造成热量损失。错误。③浓盐酸与二氧化锰在加热时反应产生容易溶解于水的二氯化锰、氯气和水。④在硫酸铜晶体结晶水含量的测定中，若加热后的无水硫酸铜粉末表面发黑，说明一部分硫酸铜发生了分解反应，把产生的三氧化硫也当作水，所以测定的水的含量偏高。⑤Fe(OH)3胶体与FeCl3溶液都能透过滤纸，不能用过滤的方法分离；⑥要用酸式滴定管量取KMnO4溶液20.50mL ；⑦浓硫酸的稀释原则是注酸入水。将浓硫酸沿烧杯内壁缓缓注入水中，不断用玻璃棒搅拌以使产生的热量迅速扩散；⑧用pH试纸测量某溶液pH时不能湿润。若用湿润的pH试纸测量某溶液pH时，测量值可能比真实值小；也可能比真实值大；还可能无影响。⑨锌和一定量稀硫酸反应，若加适量Cu(NO3)2晶体，会起到加入硝酸的作用，这时一般不产生氢气。所以正确做法是①③④。
Ⅱ（1）①该反应达到化学平衡时化学平衡常数的表达式是K="{" C2(CO2)·C(N2) } /{ C2(NO) ·C2(CO)}②当反应达到化学平衡时V正="V" 逆，各种物质的浓度不变，个各种生成物浓度幂指数的乘积与各种反应物浓度幂指数的乘积是个常数。即K是定值。某物质的含量在混合物中保持不变。所以选项为：bd。（2）①-②+2×③可得热化学方程式：CH4(g)+N2O4(g) =N2(g) +2H2O(l) + CO2(g) △H= —898.1kJ/mol
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