- 焓变、反应热
- 共2059题
（15分）能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源．具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。
（1）已知在常温常压下：
①2CH3OH(I)十3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g) △H= _1275.6 kJ·mol—1
②H2O(I) ="==" H2O(g) △H="+" 44.0 kJ.mol-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式 (2分).
（2）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO2（g）+3H2（g）
反应B：CO（g）+2H2（g）
取五份等体积CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如下图所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H1________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。（2分）
②对于反应A，若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是 （2分）。
③某温度下，将4mol CO和12mol H2,充人2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO) ="0.5" mol·L—1，，则该温度下该反应的平衡常数为 （2分）。
④.某种甲醇—空气燃料电池是采用铂作为电极，稀硫酸作电解质溶液。其工作时负极的电极反应式可表示为______________________ （2分）
（3）对燃煤烟气中的SO2、NO2设物质的量之比为1∶1,与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。，则该反应的化学方程式为________。（3分）（4）在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液，使溶液的pH=7，则
溶液中c（Na+）+c（H+）_____ c（NO3-）+c（OH-）（填写“＞”“＝”或“＜”）（2分）
正确答案
（1）CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－725.8 kJ·mol—1
（2）①＜ ②BD ③0.33 ④CH3OH－6e－＋H2O=6H＋＋CO2↑
（3）12NH3＋3O2＋4SO2＋4NO2＋6H2O=4(NH4)2SO4＋4NH4NO3。
（4）＜
（1）燃烧热是在一定条件下1mol可燃物完全烧热生成稳定的氧化物是放出的能量。（①－②）/2的CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－725.8 kJ·mol—1。
（2）根据图像可知随着温度的升高，甲醇的含量逐渐增大，但当达到一定温度时反而降低，说明温度升高平衡向逆反应方向移动，过正反应是放热反应。反应A是体积减小的放热的可逆反应，高温不利于生成甲醇，充入He，使体系总压强增大但反应物的浓度并没有增大，所以平衡不移动，答案BD正确。
CO（g）+2H2（g）
起始量（mol） 4 12 0
转化量（mol） 3 6 3
平衡量（mol） 1 6 3
所以平衡常数为
在反应中甲醇失去电子，所以负极的电极反应式CH3OH－6e－＋H2O=6H＋＋CO2↑
（3）根据所给反应物和生成物可写出反应式为12NH3＋3O2＋4SO2＋4NO2＋6H2O=4(NH4)2SO4＋4NH4NO3。
（4）由电荷守恒知c（Na+）+c（H+）+c（NH4+）＝c（NO3-）+c（OH-），所以c（Na+）+c（H+）＜c（NO3-）+c（OH-）。
氮及其化合物与人类各方面有着密切的联系。Ⅰ现有一支15mL的试管，充满NO倒置于水槽中，向试管中缓缓通入一定量氧气，当试管内液面稳定时，剩余气体3mL。则通入氧气的体积可能为 mL。
Ⅱ目前，消除氮氧化物污染有多种方法。
（1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H="-574kJ/mol"
②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H="-1160kJ/mol"
③H2O(g)= H2O(l) △H=-44kJ/mol
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g) 、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式 。
（2）用活性炭还原法处理氮氧化物，有关反应为：
某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T0C)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_______ ；（选填字母代号）
A．容器内CO2的浓度保持不变
B．v正(N2)="2" v正(NO)
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量保持不变
②前20分钟，平均反应速率v(NO)= 。v(NO)=（0．1- 0．04）/ 20 = 0．003mol·L-1· min-1
③在T0C时，该反应的平衡常数为_______(保留两位小数)；
④在30 min，改变某一条件反应重新达到平衡，则改变的条件是_______ 。
（3）科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为：
研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下表中。
上表中：a=_______,b=________,e=________ 。
正确答案
Ⅰ：9ml或14.25ml
Ⅱ：（1） CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H="-955" kJ/mol
（2）①BC ②0.003mol·L-1· min-1 ③0.56 ④减小CO2 的浓度
（3）a=280℃ b= 1.20×10-3 e=5.80×10-3
试题分析：(Ⅰ)往充满NO的试管中充入氧气并倒扣在水槽，发生的反应是4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3，最终剩余的气体可能是NO或O2；所以设氧气体积总共为X，
则①剩余氧气3ml时，4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3 ②剩余NO 3ml时，4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3
4： 3 4 ：3
15ml X 15ml X
X="15×3/4" + 3 =14．25ml X=(15－3)×3/4 =9ml
(Ⅱ) （1） 据已知方程式可知目标方程式可以由方程式（①＋②+③×4）÷2 得
CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)，而△H=（△H1+△H2+4×△H3）÷2=" -955" kJ/mol
（2）在反应C(s)+2NO(g)= N2(g)+CO2(g)中，要判断是否达到平衡，要找变量，变量不变则达到平衡。容器内CO2的浓度是变量，保持不变时说明达到平衡，A正确；v正(N2)="2" v正(NO)表示的都是正反应的速率关系，不能说明正逆反应速率相等，所以不能判断平衡，B错误；反应方程式的前后系数相等，所以容器内压强随着反应保持不变，所以不能判断平衡，C错误；密闭容器是恒容，容器内总质量不变，但由于有固体参加，混合气体的质量是个变量，据ρ＝m气/V知，当气体质量不变时，混合气体的密度保持不变，此时反应达到平衡，D正确； 同样混合气体的质量是个变量，据M=m气/n气 知，M也是个变量，当M保持不变时达到平衡，E正确。故选BC。
（3）v(NO)=（0．1- 0．04）mol·L-1/ 20min = 0．003mol·L-1· min-1
据表格数据可知，当反应达到20min时，各物质浓度不再变化反应达到第一次平衡，平衡常数
K=C(N2)·C(CO2)/ C2(NO)=0．032/0．042 =0．56 ；反应在40min时，各物质浓度发生变化，且C(CO2)浓度减小最多，平衡往正反应方向移动，所以改变的条件是减小CO2 的浓度。
（4）实验要验证的是温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，所以对比试验要控制变量，所以a=280℃ b= 1．20×10-3 e=5．80×10-3 。
最近几年我国已加大对氮氧化物排放的控制力度。消除氮氧化物污染有多种方法。
（l）用CH4还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)＋4NO2(g)= 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H=-574kJ·mol-1
②CH4(g)＋4NO (g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
③H2O(g)= H2O(l) △H=-44.0kJ·mol-1
CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式为 。
（2）用活性炭还原法也可处理氮氧化物。有关反应为：2C(s)＋2NO2(g)=N2(g)＋2CO2(g) △H<0，起始时向密闭容器中充入一定量的C(s)和NO2(g)，在不同条件下，测得各物质的浓度变化状况如下图所示。
①0〜10min内，以CO2表示的平均反应速率v(CO2)= 。
②0～10min，10〜20 min，30〜40 min三个阶段NO2的转化率分别为α1、α2、α3，其中最小的为 ，其值是 。
③计算反应达到第一次平衡时的平衡常数K= 。
④第10min时，若只改变了影响反应的一个条件，则改变的条件为 (填选项字母）。
A．增加C(s)的量 B．减小容器体积 C．加入催化剂
⑤20～30min、40〜50 min时体系的温度分别为T1和T2，则T1_____T2(填“> “<”或“=”）， 判断的理由是 。
正确答案
（1）CH4(g ) +2NO2 ( g ) =N2 ( g )+ CO2 (g ) +2H2O (l ) ΔH= －955 kJ ／mol （2分，只要有错该空即不能得分。）
（2）①0.02 mol/(L· min) （2分，数值、单位各1分）
②α1 （1分） 20% （2分）
③ 0.675 （2分，不写单位不扣分，写错单位扣1分）
④ C （2分）
⑤ > （1分） 此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动（2分，平衡正向移动、该反应为放热反应两个给分点，各1分。）
试题分析：（1）根据盖斯定律，方程式①+②-③×4可得目标方程式，反应热作相应变化即可。
（2）①根据图像，10min时CO2的浓度为0.2mol/L，则以CO2表示的反应速率为
②根据图像，0～10min内，NO2的转化率α1=
10～20min内，NO2的转化率α2=
30～40min内，NO2的转化率α3=
③反应在20min时达到平衡，根据
④根据图像，10～20min内反应速率加快，平衡仍正向移动。增加固体C不影响反应速率，A错；减小容器体积，则增大压强，平衡逆向移动，B错；加入催化剂可加快反应速率，但不影响平衡，C正确。
⑤20～30min、40〜50 min是体系的两个平衡状态，由题意可知改变温度使平衡发生移动，40〜50 min时的平衡与20～30min时的平衡相比，平衡正向移动，因反应是放热反应，故降低温度平衡正向移动，T1>T2。
大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究.
（1）O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成：
①I-（aq）+ O3（g）= IO-(aq)+O2（g）△H1
②IO-（aq）+H+(aq) 
③HOI(aq) + I-(aq) + H+(aq) I2(aq) + H2O(l) △H3
总反应的化学方程式为__ ____，其反应△H=___ ___
（2）在溶液中存在化学平衡：I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)，其平衡常数表达式为_______.
（3）为探究Fe2+ 对O3氧化I-反应的影响（反应体如左图），某研究小组测定两组实验中I3-浓度和体系pH，结果见右图和下表。
①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是_______。
②图13中的A为__ ___，由Fe3+生成A的过程能显著提高Ⅰ-的转化率，原因是 。
③第2组实验进行18s后，I3-浓度下降。导致下降的直接原因有（双选）______。
（4）据图14，计算3-18s内第2组实验中生成I3-的平均反应速率（写出计算过程，结果保留两位有效数字）。
正确答案
（1） O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+ O2+ H2O，△H=△H1+△H2+△H3。
（2）
（3）①反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大；
②Fe2+，因为Fe3+可以将I－直接氧化成I2，使溶液中c(I2)增大，促使I2(aq)+I－(aq)
③BC
（4）（计算过程略）5.5×10—4 mol/L·s
试题分析：（1）①②③3步反应的方程式相加可得总方程式：O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+ O2+ H2O；根据盖斯定律可得：△H=△H1+△H2+△H3。
（2）根据平衡常数的定义可得I2(aq) + I-(aq) I3-(aq)，平衡常数表达式为
（3）①第1组实验中，O3氧化I‾的离子方程式为：O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+ O2+ H2O，反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大。
②因为Fe3+的氧化性大于I2，Fe3+可以将I－直接氧化成I2发生反应：2Fe3++2I－==2Fe2++I2，所以A为Fe2+，因为该反应生成了I2，使溶液中c(I2)增大，进而使I2(aq)+I－(aq)
③对比表格中第1、2组实验前后pH可得，第1组pH增大，c(H+)减小，图中第1组实验所得I3－浓度曲线先略为增大后几乎不变，第2组pH减小，c(H+)增大，图中第2组实验所得I3－浓度曲线先显著增大后逐渐减小至无，根据上述分析可得，若c(H+)减小，I3－浓度不会下降，A项错误；若c(I－)减小，则反应③HOI(aq)+I－(aq)+H+(aq)
④读图14，3～18s内第2组实验中I3－浓度由 3.5×10－3mol/L增加到11.8×10－3mol/L，则生成I3－的平均反应速率v(I3－)=
能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。
Ⅰ.已知：Fe2O3（s）＋3C（s）=2Fe（s）＋3CO（g）
ΔH1＝a kJ·mol－1
CO（g）＋
4Fe（s）＋3O2（g）=2Fe2O3（s） ΔH3＝c kJ·mol－1
则C的燃烧热ΔH＝________kJ·mol－1。
Ⅱ.（1）依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________（填序号）。
A．C（s）＋CO2（g）=2CO（g）
B．NaOH（aq）＋HCl（aq）=NaCl（aq）＋H2O（l）
C．2H2O（l）=2H2（g）＋O2（g）
D．2CO（g）＋O2（g）=2CO2（g）
若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境，依据所选反应设计成一个原电池，请写出该原电池的负极反应：_____________________________________。
（2）某实验小组模拟工业合成氨反应N2（g）＋3H2（g）
请回答下列问题：
①反应达平衡的标志是__________________________（填字母代号，下同）。
A．压强保持不变
B．气体密度保持不变
C．NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②0～2 min内，以c（N2）变化表示的平均反应速率为________________。
③欲提高N2的转化率，可采取的措施有_____________________________。
A．向体系中按体积比1∶1再充入N2和H2
B．分离出NH3
C．升高温度
D．充入氦气使压强增大
E．加入一定量的N2
（3）25℃时，BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×10－9和1×10－10，某含有BaCO3沉淀的悬浊液中，c（CO32-）＝0.2 mol·L－1，如果加入等体积的Na2SO4溶液，若要产生BaSO4沉淀，加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________mol·L－1。
正确答案
Ⅰ.
Ⅱ.（1）D CO－2e－＋CO32-=2CO2
（2）①AC ②0.1 mol·L－1·min－1 ③AB （3）0.01
Ⅰ.三个热化学方程式依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，（①×2＋②×6＋③）÷6得，C（s）＋O2（g）=CO2（g） ΔH＝
（2）①此反应是反应前后气体分子数不相等的反应，压强不变说明达到平衡；因为气体总的质量不变，容器体积不变，所以密度始终不变，不能运用密度不变作为反应达到平衡的标志，NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍，说明反应达到平衡。②设反应的N2为x mol，则反应的H2为3x mol，生成的NH3为2x mol，由压强关系得
c（Ba2＋）·c（SO42-）＝Ksp（BaSO4），计算得c（SO42-）＝5×10－3mol·L－1，则加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是0.01 mol·L－1。
扫码查看完整答案与解析