- 焓变、反应热
- 共2059题
硼及其化合物在耐髙温合金工业、催化剂制造、髙能燃料等方面应用广泛。
（1）氮化硼是一种耐高温材料，巳知相关反应的热化学方程式如下：
2B(s)+N2(g)= 2BN(s) ΔH="a" kJ • mol-1
B2H6 (g)=2B(s) + 3H2 (g) ΔH =b kJ • mol-1
N2 (g) + 3H2 (g)
①反应B2H6(g)+2NH3(g)=2BN(s)+6H2(g) ΔH = (用含a、b、c的代数式表示)kJ ·mol-1。
②B2H6是一种髙能燃料，写出其与Cl2反应生成两种氯化物的化学方程式： 。
（2）硼的一些化合物的独特性质日益受到人们的关注。
①最近美国化学家杰西·萨巴蒂尼发现由碳化硼制作的绿色焰火比传统焰火（硝酸钡）更安全，碳化硼中硼的质量分数为78. 6%，则碳化硼的化学式为 。
②近年来人们将LiBH4和LiNH2球磨化合可形成新的化合物Li3BN2H8和Li4BN3 H10，Li3BN2H8球磨是按物质的量之比n(LiNH2) : n(LiBH4) =" 2" : 1加热球磨形成的，反应过程中的X衍射图谱如图所示。
Li3BN2H8在大于250℃时分解的化学方程式为 ，Li3BN2H8与Li4BN3H10的物质的量相同时，充分分解，放出等量的H2，Li4BN3 H10分解时还会产生固体Li2NH和另一种气体，该气体是 。
（3）直接硼氢化物燃料电池的原理如图，负极的电极反应式为 。电池总反应的离子方程式为 。
正确答案
（1）①a+b-c ②B2H6＋6Cl2=2BCl3＋6HCl
（2）①B4C ②Li3BN2H8
（3）BH4－＋8OH－－8e－=BO2－＋6H2O；BH4－＋2O2=BO2－＋2H2O
试题分析：（1）①将第一个方程式与第二个方程式相加，减去第三个方程式，可得目标方程式，反应热作相应变化即可。
②生成两种氯化物，根据原子守恒只能是BCl3和HCl。
（2）①
②根据衍射图，温度大于250℃，分解产物之一是Li3BN2，则另一产物是H2。从所含有的元素看，还能形成的气体是NH3。
（3）从电池示意图可知，负极通入BH4－和OH－，生成BO2-，据此可写出电极反应式。从示意图上可知，正极反应为O2和H2O生成OH-，正、负极反应式相加可得电池总反应。
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：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol
2NO2(g)
H2O(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： 。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL1mol/L食盐水,电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）.
①甲烷燃料电池的负极反应式： 。
②电解后溶液的pH= (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)
③阳极产生气体的体积在标准状况下是 L
正确答案
（1）①略（2分） ② bd （2分）
（2）CH4(g)+N2O4(g) ==N2(g) +2H2O(g) + CO2(g) △H=" —898.1kJ/mol" （3分）
（3）①CH4 —8e— + 2H2O =CO2 + 8H+ （2分）
②14 （2分） ③ 1.68L（3分）
试题分析：
（1）①根据平衡常数公式：
②体系为绝热、恒容，说明与外界没有能量的交换。随着反应的进行，体系的热量会升高。
b、随反应进行温度升高，平衡向左移动，K值降低。
d、当NO的质量分数不变时，说明达到平衡。
（2）根据盖斯定律：CH4(g)+N2O4(g) ==N2(g) +2H2O(g) + CO2(g) △H= —898.1kJ/mol
（3）①CH4在负极是失电子变为CO2。 所以，CH4 —8e— + 2H2O =CO2 + 8H+
②第一阶段先电解HCl，后电解水。先是0.1molCl-放电，生成Cl2,而生成的H2有0.1mol,即有0.2mol的H+产生，则有后0.1mol的H+放电时是由水电离出氢氧根，刚好有0.1molOH-生成，即氢阳根浓度为1mol/L，故PH为14。
③阳极反应：Cl- - 2e- = Cl2
4OH- - 4e- = 2H2O +O2
总共转移0.2mol电子，生成0.05molCl2和0.025molO2，总体积为1.68L。
重晶石（BaSO4）是重要的化工原料，制备氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]的流程如下：
（1）写出煅烧时发生反应的热化学方程式：____________________________。
（2）写出氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合反应的化学方程式：_____________________。
（3）为检测煅烧时产生的CO，可将煅烧产生的气体通入PbCl2溶液中，出现黑色沉淀和产生一种无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，试写出该反应的化学方程式：_____。
（4）向BaSO4沉淀中加入饱和Na2CO3溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO4全部转化为BaCO3。发生的反应可表示为：
BaSO4(s)+CO32－(aq)
现有0.20 mol BaSO4，加入1.0L 2.0mol•L－1饱和Na2CO3溶液处理，假设c(SO42－)起始≈0
平衡时，K=4.0x10－2，求反应达到平衡时发生转化的BaSO4的物质的量。(写出计算过程结果保留2位有效数字)
（5）试从平衡的角度解释BaSO4可转化为BaCO3的原因：________________________。
正确答案
（17分）
（1）BaSO4(s) + 4C(s)="BaS(s)" + 4CO(g) △H="+571.2" kJ•mol－1
（4分，其中：方程式2分，ΔH 2分，错漏单位扣1分，状态错漏0分。其他计量数，合理即给分）
（2）Ba(OH)2·8H2O +2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10 H2O （2分，写Ba(OH)2反应给0分）
（3）CO +PbCl2+H2O=Pb↓+CO2↑+2HCl （2分）
（4）设发生转化的BaSO4的物质的量为xmol，则平衡时c(SO42－)为x mol•L－1（1分）
BaSO4（s）+CO32－
起始浓度(mol•L－1)： 2.0 0
转化浓度(mol•L－1)： x x
平衡浓度(mol•L－1)： (2.0—x) x （1分）
K=
x = 7.7×10－2 （2分，单位、有效数字错漏合扣1分）
答：发生转化的BaSO4的物质的量为7.7×10－2 mol
（5）BaSO4沉淀中存在沉淀溶解平衡：BaSO4(s)
试题分析：（1）硫酸钡与焦碳在高温下发生氧化还原反应，生成硫化钡和一氧化碳，硫元素由+6降为—2价，碳元素由0升为+2价，根据化合价升降总数相等配平，则该反应为；BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g)；将已知反应编号为①②③，观察发现，②×2+③—①可得重晶石与焦碳的反应式，根据盖斯定律，BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g)的焓变=②的焓变×2+③的焓变—①的焓变=[—221×2—460—（—1473.2）]kJ/mol=+571.2 kJ/mol；（2）铵盐与强碱能发生复分解反应，生成盐、氨气和水，由此推断：Ba(OH)2·8H2O +2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10 H2O；依题意，一氧化碳被氧化成二氧化碳，碳元素由+2升为+4价，则CO是还原剂，由此推断氯化铅是氧化剂，被还原为黑色的单质铅，根据化合价升降总数相等配平，该反应为CO +PbCl2+H2O=Pb↓+CO2↑+2HCl；（4）设发生转化的BaSO4的物质的量为xmol，则平衡时c(SO42－)为x mol•L－1（1分）
BaSO4（s）+CO32－
起始浓度(mol•L－1)： 2.0 0
转化浓度(mol•L－1)： x x
平衡浓度(mol•L－1)： (2.0-x) x （1分）
K=
x = 7.7×10－2 （2分，单位、有效数字错漏合扣1分）
答：发生转化的BaSO4的物质的量为7.7×10－2 mol。
（5）BaSO4沉淀中存在沉淀溶解平衡：BaSO4(s)
目前工业合成氨的原理是：N2(g)+3H2(g)
（1）氢气的燃烧热△H=_______________kJ/mol。
（2）在恒温恒压装置中进行工业合成氨反应，下列说法正确的是 。
（3）在恒温恒容装置中进行合成氨反应，各组分浓度-时间图像如下。
① 表示N2浓度变化的曲线是 。
② 前25 min 内，用H2浓度变化表示的化学反应速率是 。
③ 在25 min末刚好平衡，则平衡常数K = 。
（4）在第25 min 末，保持其它条件不变，升高温度，在第35 min末再次平衡。平衡移动过程中H2浓度变化了1.5 mol·L－1，在图中画出第25 min ～ 40 min NH3浓度变化曲线。
（5）已知常温下，NH4+ 的水解常数为1.0×10－9，则0.1mol/L NH4Cl溶液pH= 。（忽略NH4+水解对NH4+浓度的影响）
正确答案
（16分）
（1）－286.0 （2分，不写“－”扣1分）
（2）AD （2分）
（3）① C （2分）
② 0.12 mol / (L·min) （3分，数据2分，单位1分）
③ 0.15 （2分）
（4）
（5） 5 （2分）
试题分析：（1）先将已知两个热化学方程式编号为①②，再根据盖斯定律，将(①×2—②)/3可得：2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) △H=－572.0kJ /mol，最后将系数减半，则焓变随之减半，即H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) △H=－286.0kJ /mol；根据燃烧热概念可得，氢气的燃烧热△H=－286.0kJ /mol；（2）恒温恒压下，气体摩尔体积相同，由于n=V/Vm，则气体体积不再变化，就是气体的物质的量不再变化，说明反应已达平衡，故A正确；气体密度等于气体质量除以气体总体积，根据质量守恒定律可知气体质量始终不变，若气体密度不再变化时，则气体总体积不变，气体的物质的量不变，说明反应已达平衡，故B错；平衡后充入惰性气体，维持恒温恒压，必须增大容器容积，减小各组分浓度，其实质是减小压强，平衡向逆反应方向或气体体积增大方向移动，故C错；平衡后，压缩装置，缩小容器容积，其实质是增大压强，平衡向正反应方向或气体体积减小方向移动，故D正确；（3）①合成氨的原理为N2(g)+3H2(g)
N2(g)+3H2(g)
各组分的起始浓度/ mol·L－1 2.0 6.0 0
各组分的变化浓度/ mol·L－1 1.0 3.0 2.0
各组分的平衡浓度/ mol·L－1 1.0 3.0 2.0
K=
（4）由于合成氨的正反应的△H=－93.0kJ /mol，则正反应是放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即平衡向逆反应方向移动，则反应物浓度增大，氨气浓度减小，根据三行数据法可得：
N2(g)+3H2(g)
25min时各组分浓度/ mol·L－1 1.0 3.0 2.0
各组分的变化浓度/ mol·L－1 0.5 1.5 1.0
35min时各组分浓度/ mol·L－1 1.5 4.5 1.0
因此，25min→35min，氨气浓度由2.0mol/L逐渐减小为1.0mol/L；35min→40min，氨气浓度为1.0mol/L，始终保持不变；（5）氯化铵是强酸弱碱盐，其完全电离出的铵根离子部分水解，生成一水合氨和氢离子，存在水解平衡，设溶液中氢离子浓度为xmol/L，由三行数据法可得：
NH4++H2O
各组分的起始浓度/ mol·L－1 0.1 0 0
各组分的变化浓度/ mol·L－1 x x x
各组分的平衡浓度/ mol·L－1 0.1—x x x
K=
由于铵根离子水解程度很小，则0.1—x≈0.1，则
对大气污染物SO2、NOx进行研究具有重要环保意义。请回答下列问题：
（1）为减少SO2的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知：① H2（g）＋
②C（s）＋
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式： 。
（2）已知汽车汽缸中生成NO的反应为：N2(g)＋O2(g)
①在1300oC 时，该反应的平衡常数表达式K＝ 。5s内该反应的平均速率ν(N2) ＝ （保留2位有效数字）；
②汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是 。
（3）汽车尾气中NO和CO的转化。当催化剂质量一定时，增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时，反应2NO(g)＋2CO(g)
①该反应的△H 0 （填“＞”或“＜”）。
②若催化剂的表面积S1＞S2，在右图中画出c(NO) 在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线（并作相应标注）。
正确答案
（1）C(s) + H2O(g) =" CO(g)" + H2(g) △H=+131.3kJ·mol-1
（2）①
② 温度升高，反应速度加快，平衡向右移动（3）① ＜
②见右图：
试题分析：（1）②－①整理可得：C(s) + H2O(g) =" CO(g)" + H2(g) △H=+131.3kJ/mol。（2）①N2(g)＋O2(g) 
，根据化学方程式物质间的关系可知消耗N2的物质的量为8.0×10－3mol.则V(N2)= 8.0×10－4mol÷2.0 L÷5s=8.0×10－5 mol/(L·s)。②由于化学反应N2(g)＋O2(g)
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