- 焓变、反应热
- 共2059题
（8分）碳是化合物种类最多的元素，其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。
（1）使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1molCl2参与反应时释放出145kJ热量，写出该反应的热化学方程式： 。
（2）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8kJ·mol-1、－283.0kJ·mol-1和－726.5kJ·mol-1。则：
①用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ；
②甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_______ ____ 。
（3）已知：Fe2O3(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g) △H＝＋489.0 kJ·mol-1
CO(g)＋
C(石墨)＋O2(g) ＝CO2(g)，△H＝－393.5 kJ·mol-1
则4Fe(s)＋3O2(g) ＝2Fe2O3(s)，△H＝ 。
正确答案
（8分）（1）2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)＝4HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－290kJ·mol-1
（2）①2858 ②CH3OH(l)＋O2(g)＝CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－443.5kJ·mol-1
（3）－1641.0 kJ·mol-1
（1）反应的化学方程式为：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)＝4HCl(g)＋CO2(g)，当2mol Cl2参加反应时放出的热量为：145kJ×2＝290kJ，故该反应的热化学方程式为：2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)＝4HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－290kJ·mol-1。
（2）①分解10mol水消耗的能量在数值上等于10mol H2(g)完全燃烧时所放出的热量：10mol×285.8kJ·mol-1＝2858kJ；②根据CO(g)、CH3OH(l)燃烧热的热化学方程式，再由盖斯定律可写出甲醇不完全燃烧的热化学方程式。
（3）运用盖斯定律，将第三个反应×6－第一个反应×2－第二个反应×6，可得目标反应，则△H＝－393.5 kJ·mol-1×6－489.0 kJ·mol-1×2－(－283.0 kJ·mol-1) ×6＝－1641.0 kJ·mol-1。
甲烷作为一种新能源在化学领域应用广泛，请回答下列问题：
(1)高炉冶铁过程中，甲烷在催化反应室中产生水煤气(CO和H2)还原氧化铁，有关反应为：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋260 kJ·mol－1
已知：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ΔH＝－566 kJ·mol－1
则CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式为_______________________________
(2)如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜。
①a处应通入________(填“CH4”或“O2”)，b处电极上发生的电极反应式是______________________________
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH________(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度________；
③电镀结束后，装置Ⅰ溶液中的阴离子除了OH－以外还含有________(忽略水解)；
④在此过程中若完全反应，装置Ⅱ中阴极质量变化12.8 g，则装置Ⅰ中理论上消耗甲烷________L(标准状况下)。
正确答案
(1)2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g)
ΔH＝－46 kJ·mol－1
(2)①CH4 O2＋2H2O＋4e－=4OH－ ②变小
不变 ③CO
(1)根据盖斯定律，将第一个热化学方程式乘以2，与第二个相加得2CH4(g)＋O2(g)=2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－46 kJ·mol－1。
(2)由于Fe棒上镀Cu，则 Cu棒发生氧化反应，作阳极，b电极作正极，a电极作负极，CH4在a处通入，O2在b处通入，由于KOH作电解质溶液，则b极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－；电镀过程中电解质溶液不参与电极反应，各离子浓度均不变；CH4燃料电池中的化学方程式为CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O，可得溶液中存在CO
恒温恒容条件下,硫可以发生如下转化,其反应过程和能量关系如图1所示。已知:2SO2(g)+O2(g)
ΔH="-196.6" kJ/mol。
请回答下列问题:
(1)写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式: 。
(2)ΔH2= 。
(3)恒温恒容时,1 mol SO2和2 mol O2充分反应,放出热量的数值比∣ΔH2∣ (填“大”、“小”或“相等”)。
(4)将Ⅲ中的混合气体通入足量的NaOH溶液中消耗NaOH的物质的量为 ,若溶液中发生了氧化还原反应,则该过程的离子方程式为 。
(5)恒容条件下,下列措施中能使n(SO3)/ n(SO2)增大的有 。
a.升高温度
b.充入He气
c.再充入1 mol SO2(g)和1 mol O2(g)
d.使用催化剂
(6)某SO2(g)和O2 (g)体系,时间t1达到平衡后,改变某一外界条件,反应速率v与时间t的关系如图2所示,若不改变SO2(g)和O2 (g)的量,则图中t4时引起平衡移动的条件可能是 ;图中表示平衡混合物中SO3的含量最高的一段时间是 。
正确答案
(1)S(s)+O2(g)
(2)-78.64 kJ/mol
(3)大 (4)2 mol 2SO2+O2+4OH-
(5)c (6)升高温度 t3～t4
(1)注意物质状态,通过图示得出ΔH。
(2)根据2SO2(g)+O2(g)
ΔH="-196.6" kJ/mol以及生成0.8 mol SO3,可计算出ΔH2为
-196.6 kJ/mol÷2×0.8="-78.64" kJ/mol。
(3)根据起始量O2多,反应生成SO3多,故ΔH的数值大。
(4)SO2、SO3都与NaOH反应共消耗2 mol NaOH,SO2还原性较强与剩余的O2反应:
2SO2+O2+4OH-
(5)对于反应2SO2(g)+O2(g)
ΔH="-196.6" kJ/mol,要使n(SO3)/ n(SO2)增大即使反应正向进行,温度升高反应逆向进行,充入He气不影响平衡,再充入1 mol SO2(g)和1 mol O2(g)相当于增大压强使反应正向进行。使用催化剂不影响
平衡。
(6)t2时刻速率增大,反应正向进行,改变的是增大压强,t4时刻速率增大,反应逆向进行,改变的是升高温度,t6时刻速率增大,平衡不移动,改变的是催化剂,据此可知SO3浓度最高的时间段是t3～t4。
（9分）甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
⑴工业上一般采用下列反应合
①下列数据是在不同温度下的化学平衡常数（K）。
由表中数据判断ΔH 0（填“＞”、“＝”或“＜”＝。）
②250℃，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得:
CO剩余0.4mol，求K1。
⑵已知在常温常压下：①CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）；△H=-442.8KJ/mol
②2CO(g)+O2(g)＝2CO2(g)；ΔH2 ＝－566.0kJ／mol
写出甲醇燃烧热的热化学方程式____________________________________________，
⑶某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图(A)所示的燃料电池装置。则：
①该燃料电池负极的电极反应为：___________________________
②用该甲醇燃料电池对B池进行电解，己知c、d是质量相同的铜棒，电解2min后，取出c、d，洗净、烘干、称量，质量差为0.64g，在通电过程中，电路中通过的电子为_________mol。
正确答案
略
(14分) 在25℃时，向100 mL含氯化氢14.6 g的盐酸溶液里放入5.60 g纯铁粉（不考虑反应前后溶液体积的变化），反应开始至2 min末，收集到1.12 L（标准状况）氢气。在此之后，又经过4 min，铁粉完全溶解。则：
①在前2 min内用FeCl2表示的平均反应速率是 。
②在后4 min内用HCl表示的平均反应速率是 。
③ 前2 min与后4 min相比，反应速率较快的是 ，其原因是 。
(2)已知有一组数据：破坏1mol氢气中的化学键需要吸收436kJ能量；破坏0.5mol氧气中的O=O键需要吸收249kJ的能量；形成水分子中1 molH—O键能够释放463kJ能量。下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化，请将图中①、②、③的能量变化的数值，填在下边的横线上。
① kJ ② kJ ③ kJ
正确答案
（14分）（1）①0.25 mol・L-1・min-1 ②0.25 mol・L-1・min-1 （每空2分）
③前2 min ；随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率减慢（每空2分）
（2）① 1370 ② 1852 ③ 482 （每空2分）
（1）①反应开始至2 min末，收集到1.12 L（标准状况）氢气，则氢气的物质的量是0.05mol。根据方程式2HCl＋Fe=FeCl2＋H2↑,生成硫化亚铁是0.05mol，其浓度是0.5mol/L，所以用硫化亚铁表示的反应速率是0.5mol/L÷2min＝0.25 mol・L-1・min-1 。
②氯化氢的物质的量是0.4mol，而铁是0.1mol，所以在后4 min内用消耗氯化氢的物质的量是（0.1mol－0.05mol）×2＝0.1mol，浓度是0.1mol÷0.1L＝1.0mol/L，所以用氯化氢表示的反应速率是1.0mol/L÷4min＝0.25 mol・L-1・min-1 。
③根据①②可知，前2 min与后4 min相比，反应速率较快的是前2min。这是由于随着反应的进行，反应物氢离子的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减慢。
（2）根据图像可知，①表示断键吸收的能量，因此是436kJ×2＋249kJ×2＝1370kJ；②表示形成化学键所放出的能量，所以应该是463kJ×2×2＝1852kJ，因此该反应实际放出的热量是1852kJ－1370kJ＝482kJ。
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