- 焓变、反应热
- 共2059题
氨是最重要的化工产品之一。
（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。
反应①②③为_________反应（填“吸热”或“放热”）。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为__________________。
① ② ③
（2）用氨气制取尿素[CO(NH2)2]的反应为：2NH3(g)+CO2(g)
①某温度下，向容积为10L的密闭容器中通入2mol NH3和1molCO2，反应达到平衡时CO2的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。该温度下平衡常数K的计算结果为____________。
②为进一步提高CO2的平衡转化率，下列措施中能达到目的的是_____________
正确答案
（16分）（1）放热（2分） CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2 (g) ΔH=+161.1kJ•mol－1（4分）
（化学方程式书写占2分，未配平不给分，未标注状态得1分；反应热计算占2分，漏“+”且数值正确，得1分）
（2）①K=c(H2O)/[c(CO2) • c2(NH3)]（3分）100 L2•mol－2（3分，未写单位不扣分）
②AB（4分。漏选得2分；多选一个扣2分，扣完4分为止）
试题分析：（1）读图可知，①②③的反应物能量都高于生成物能量，所以三个反应都是放热反应；已知：①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1=－282kJ•mol－1，②1/2O2(g)+ H2(g)=H2O(g) △H2=－241.8kJ•mol－1，③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H3=－846.3kJ•mol－1，观察可知，③—②×3—①能够约去2O2(g)、CO2(g)，根据盖斯定律可以得到的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2 (g) ΔH=+161.1kJ•mol－1；（2）①已知可逆反应中氨气、二氧化碳、水都是气体，而尿素是纯液体，纯液体或固体物质不写入化学平衡常数表达式，由平衡常数定义式可得：K=c(H2O)/[ c2(NH3) •c(CO2)]；根据三行浓度法，则：
2NH3(g)+CO2(g)
起始浓度/ mol•L－1 0.2 0.1 0
变化浓度/ mol•L－1 0.1 0.05 0.05
平衡浓度/ mol•L－1 0.1 0.05 0.05
K=c(H2O)/[ c2(NH3) •c(CO2)]=0.05mol•L－1÷(0.1mol•L－1)2÷(0.05mol•L－1)=100L2•mol－2
②提高氨气的浓度，增大一种反应物浓度，平衡右移，则另一种反应物的转化率增大，所以二氧化碳的平衡转化率增大，故A正确；制取尿素是气态物质体积减小的反应，增大压强平衡右移，则反应物的转化率均增大，故B正确；尿素是纯液体，及时转移生成的尿素，不能减小尿素的浓度，则平衡不移动，所以二氧化碳的平衡转化率不变，故C错误；催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，则反应物的转化率不变，故D错误。
合成气(CO和H2)是重要的化工原料，在工业生产中有着广泛的应用。
（1）工业上用甲烷和水蒸气在高温条件下发生反应制备合成气(CO和H2)，4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量，写该反应的热化学方程式
（2）工业上常用合成气来冶炼金属，其中CO还原氧化铁来冶炼生铁方程式如下：
3CO(g)+Fe2O3(s)
①如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时， 。
②在一个容积为4L的密闭容器中，1000℃时加入4mol CO(g)和足量Fe2O3(s)，反应2分钟后达到平衡，测得此时容器内气体的密度为40g/L，求该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)= ___、CO的平衡转化率= _____、该反应的化学平衡常数K= 。
正确答案
（1）CH4(g)＋H2O(g) =" CO" (g)＋3H2 (g) △H=+206kJ•mol-1(2分)
（2）①A D(2分，少选、错选均为0分)
② 0.375 mol/(L•min)(2分)75% (1分) 27(2分)
试题分析：：（1）4g甲烷完全反应吸收51.5KJ热量，16g甲烷和水反应吸收热量为206KJ；反应的热化学方程式为：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206KJ/mol；
（2）①A中容器中Fe2O3的质量不随时间而变化，说明反应达到平衡，故A符合；B中平衡时，正逆反应都进行只是正反应速率和逆反应速率相同，故B不符合；C中一氧化碳和二氧化碳的物质的量之比和起始量有关，n(CO)：n(CO2)不一定为1：1，故C不符合；D在反应是气体体积不变的反应，平衡时容器中气体的压强不随时间而变化，故D正确；
② 3CO(g)+Fe2O3(s)═3CO2(g)+2Fe(s)
起始(mol) 4 0
变化(mol) x x
平衡(mol) 4-x x
容器内气体的密度为40g/L：
该时间范围内反应的平均反应速率υ(CO2)=
CO的平衡转化率=
（1）利用盖斯定律可以从已经精确测定的反应热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应。已知：N2(g)+ 2O2(g)="=" 2NO2(g) ΔH=" +67.7" kJ·mol-1，
N2H4(g)+ O2(g)="=" N2(g)+ 2H2O(g) ΔH=" -534" kJ·mol-1。
请写出气态肼与NO2气体完全反应生成氮气和水蒸气的热化学方程式： 。
（2）已知：N≡N的键能是946kJ·mol-1，H—H的键能为436kJ·mol-1，N—H的键
能为393kJ·mol-1，计算合成氨反应生成1molNH3的△H＝ kJ·mol-1。
（3）现有25℃、pH＝13的Ba(OH)2溶液，
①该Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为________
②加水稀释100倍，所得溶液中由水电离出c(OH－)＝____________
③与某浓度盐酸溶液按体积比(碱与酸之比)1 : 9混合后，所得溶液pH＝11，该盐酸溶液的pH＝________。
（4）回答醋酸与氢氧化钠反应的有关问题
①将等体积等物质的量浓度的醋酸和氢氧化钠溶液混合后，溶液呈 (填“酸性”，“中性”或“碱性”，下同)，溶液中c(Na＋) c(CH3COO－)(填“ >” 或“＝” 或“<” )。
②pH＝3的醋酸和pH＝11的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液呈 ，溶液中c(Na＋)
c(CH3COO－) .
③物质的量浓度相同的醋酸和氢氧化钠溶液混合后，溶液中醋酸根离子和钠离子浓度相等，则混合后溶液呈 ，醋酸体积 氢氧化钠溶液体积。
正确答案
（1）2N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+ 4H2O(g) ΔH=" -1135.7" kJ·mol-1 (2分)
（2）-52kJ·mol-1(2分)
（3）① 0.05mo1·L－1 (1分) ②1×10－11mo1/L(2分) ③ 2(2分)
（4）（1）碱性，＞；(2分) （2）酸性,＜；(2分) （3）中性，＞； (2分)
试题分析：（1）根据盖斯定律：①N2H4(g)+ O2(g)="=" N2(g)+ 2H2O(g) ΔH=" -534" kJ·mol-1
②N2(g)+ 2O2(g)="=" 2NO2(g) ΔH=" +67.7" kJ·mol-1，
①×2-②：2N2H4(g)+ 2NO2(g)= 3N2(g)+ 4H2O(g) ΔH=" -1135.7" kJ·mol-1。
（2）
△H=
（3）现有25℃、pH＝13的Ba(OH)2溶液，c(H+)=10-13mol/L，c(OH-)=10-1mol/L,
①故Ba(OH)2溶液的物质的量浓度为0.05mol/L；
②加水稀释100倍，c(OH-)=10-3mol/L，这是Kw=c(OH-)·c(H+)水=10-14，溶液中由水电离出c(OH－)=c(H+)水=10-11mol/L。
③溶液pH＝11，即c(OH-)=10-3mol/L，它与某浓度盐酸溶液按体积比(碱与酸之比)1 : 9混合：
1×10-1 mol/L -9×c(H+)HCl=10×10-3mol/L，c(H+)HCl=0.01mol/L，故该盐酸溶液的pH＝2。
（4）回答醋酸与氢氧化钠反应的有关问题
①将等体积等物质的量浓度的醋酸和氢氧化钠溶液混合后生成CH3COONa，其水解溶液呈碱性，溶液中c(Na＋)＞c(CH3COO－)。
②pH＝3的醋酸和pH＝11的氢氧化钠溶液等体积混合，CH3COOH已电离的与NaOH发生反应，醋酸仍继续电离使溶液呈酸性，溶液中c(Na＋)＜c(CH3COO－) .
③物质的量浓度相同的醋酸和氢氧化钠溶液混合后，溶液中醋酸根离子和钠离子浓度相等，根据电荷守恒可以推出c(OH-)=c(H+)，则混合后溶液呈中性，由①可知，醋酸体积大于氢氧化钠溶液体积。3COOH溶液后的酸碱性判断等。
（8分）已知1mol CO气体完全燃烧生成CO2气体，放出283KJ热量，1mol氢气完全燃烧生成液态水放出286KJ热量，1mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890KJ热
（1）写出H2燃烧热的热化学方程式 。
（2）若1mol CH4气体完全燃烧生成CO2气体和水蒸汽，放出热量 890KJ（填“=”、“>”“<”）
（3）若将a mol CH4，CO，H2混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水，则放出热量（Q）的取值范围是 。
（4）若将a mol CH4，CO，H2混合气体完全燃烧，生成CO2气体和液态水，且CO2和H2O物质的量相等，则放出热量（Q）的取值范围是 。
正确答案
⑴ H2(g) ＋1/2O2(g) ＝H2O(l)；△H＝－286kJ·mol－1
⑵ < ⑶ 283a kJ < Q <890a kJ ⑷ 284.5a kJ < Q < 586.5a kJ
（1）燃烧热是在一定条件下1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量
（2）参照下图：
（3）由题给数据，三气体各为1 mol完全燃烧放出的热量最大为890kJ，最少为283kJ。
（4）生成的CO2和液态H2O的物质的量相等，可用极值假设分析，有以下几种可能
①若无CO，生成的CO2和液态H2O的物质的量不可能相等，故不合题意
②若无H2， CO和CH4各为a/2摩尔符合题意，放出的热量（Q）=a/2（283+890）=586.5aKJ
③若无CH4，可能CO和H2各为a/2摩尔符合题意，放出的热量（Q）=a/2（283+286）="284.5akJ" ，
若只有一种气体均不可能；
综合信息可知：放出的热量（Q）的取值范围为：284.5aKJ
（14分）我国是世界上最大的耗煤国家，但每年占总产量70%的煤都被直接烧掉，既浪费了资源又污染环境。因此开发新能源是国家能源发展的方向。
试回答下列问题：
(1)已知1.12LCH4(标况)完全燃烧生成二氧化碳和液态水，可放出44.5KJ的热量,则其热化学方程式为__________;
(2)人们常用“热值”来衡量燃料燃烧放出的热量的大小。“热值”是指常温常压下，1g物质完全燃烧生成稳定物质放出的热量。则CH4的热值是________KJ.g-1
(3)氢气是一种清洁能源，它不仅热值高，而且原料丰富。氢氧燃料电池是以氢气为燃料，氧气是氧化剂，以氢氧化钾为电解质溶液的燃料电池，试写出正、负极的电极反应式：
正极_______________________ ,负极________________________________.
(4)若以上述氢氧燃料电池作电源,以碳棒为阳极电解100mL饱和食盐水,则阳极的电极反应式为__________________________;当电路中通过0.2mol电子时,阳极可产生的气体____________L(标况下),此时溶液中氢氧化钠的物质的量浓度为________mol.L-1(假设电解前后溶液体积不变).
正确答案
(1) CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H="-890" KJ.mol-1。
(2) 55.6 (3)O2+4e-+2H2O=4OH-, 2H2-4e-+4OH-=4H2O
(4)2Cl--2e-=Cl2↑；2.24； 2
(1)考查热化学方程式的书写。1.12LCH4(标况)是
（2）1mol甲烷燃烧放出890kJ的能量，所以其热值是
（3）在燃料电池中可燃物通入负极，失去电子，发生氧化反应。空气或氧气通入正极，得到电子，发生还原反应。
（4）惰性电极电解饱和食盐水时，阳极是氯离子放电，生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，所以当转移0.2mol电子时，生成0.1mol氯气，标准状况下的体积是2.24L。根据电解的总反应式1NaCl＋2H2O
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