- 焓变、反应热
- 共2059题
(15分)写出下列反应的热化学方程式:
(1)已知0.3mol气态高能燃料乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5kJ的热量,写出能表示该反应燃烧热的热化学方程式
(2)NA表示阿伏加德罗常数,在CH4(g)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有4NA个电子转移时,放出445kJ的热量。____________________________________________
(3)已知拆开1molN≡N键,1molH-H键,1molN-H键分别需要的能量是a kJ、b kJ、
c kJ,则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为__________________________________
(4)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的△H表示生成1mol产物的数据)。
①P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式
②PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式_______________________
正确答案
(每空3分)
(1)B2H6(g) + 3O2(g) = B2O3(s) + 3H2O(l) △H= —2165kJ/mol
(2)CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) △H= —890kJ/mol
(3)N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) △H= (a+3b-6c)kJ/mol
(4)P(s) + 3/2Cl2(g) = PCl3(g) △H= —306kJ/mol
(5)PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) △H= +93kJ/mol
略
燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。
(1)对燃煤废气进行脱硝处理时,常利用甲烷催化还原氮氧化物:
①CH4 (g)+4NO2(g)==4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-570 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)="=2" N2(g) +CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1
则CH4 (g)+2NO2(g)="=" N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=___________。
(2)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知在压强为a MPa下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率见下图:
①此反应为 (填“放热”、“吸热”);若温度不变,提高投料比[n(H2)/n(CO2)],则K将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②若用甲醚作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池正极的电极反应式_______________________。
③在a MPa和一定温度下,将6 mol H2和2 mol CO2在2 L密闭容器中混合,当该反应达到平衡时,测得平衡混合气中CH3OCH3的体积分数约为16.7%(即1/6),此时CO2的转化率是多少?(计算结果保留2位有效数字)
④在a MPa和500K下,将10mol H2和5 mol CO2在2 L密闭容器中混合,5min达到平衡,请在答题卡的坐标图中画出H2浓度变化图。(请标出相应的数据)
正确答案
(1)-865 kJ/mol (2) ① 放热;不变; ② O2 +4e-+2H2O ==4OH-
③设平衡时CO2的转化率为x。
2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
开始 1 3 0 0
转化 x 3x x/2 3x/2
平衡 (1-x) (3-3x) x/2 3x/2
×100%=16.7%
解得:x=0.80即CO2的转化率为80%。
④
试题分析:(1)①+②整理可得CH4 (g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-865 kJ/mol。(2)①由CO2的转化率图可知:升高温度,CO2的转化率降低;在相同的温度时,n(H2):n(CO2)越高,CO2的转化率越大。升高温度,CO2的转化率降低,说明升高温度,化学平衡逆向移动。根据平衡移动原理,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,因此正反应为放热反应。化学平衡常数K只与温度有关,温度不变,化学平衡常数就不变。③在反应开始时c(CO2)=1mol/L,c(H2)="3mol/L;" c(CH3OCH3)="0," c(H2O)=0.假设CO2转化浓度为x,则Δc(H2)="2xmol/L;" Δc(CH3OCH3)="x/2mol/L;" Δc(H2O)= 3x/2mol/L。平衡时各种物质的浓度分别是c(CO2)="(1-x)mol/L;" c(H2)=(3-2x)mol/L; c(CH3OCH3)="x/2mol/L;" c(H2O)= 3x/2mol/L。平衡混合气中CH3OCH3的体积分数约为16.7%(即1/6)所以×100%=16.7%;解得x= x=0.80即CO2的转化率为80%。④在反应开始时c(H2)=5mol/L,c(CO2)=" 2.5" mol/L; [n(H2)/n(CO2)]=2,假设反应过程中Δc(CO2)="amol/L;" Δc(H2)="3amol/L;" Δc(CH3OCH3)="a/2mol/L;" Δc(H2O)= 3a/2mol/L则当反应达到平衡时由于CO2的转化率为60%,所以
60%,所以a=1.5mol/L.因此平衡时c(H2)= (5-3a)mol/L=0.5mol/L.可画图如上述答案。略。
(6分)自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下,N2与O2反应生成NO。
(1)在不同温度下,反应N2(g)+O2(g)2NO(g) DH=a kJ·mol-1的平衡常数K如下表:
温度/℃
1538
1760
2404
平衡常数K
0.86×10-4
2.6×10-4
64×10-4
该反应的△H 0(填“>”、“=”或“<”)。
(2)2404℃时,在容积为1.0L的密闭容器中通入2.6mol N2和2.6mol O2,计算反应:
N2(g)+O2(g)2NO(g)达到平衡时N2的浓度为 。(此温度下不考虑O2与NO的反应。计算结果保留两位有效数字)
(3)科学家一直致力于研究常温常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道:在常温、常压光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。相应的热化学方程式如下:
2N2(g)+6H2O(1)=4NH3 (g)+3O2(g) DH=+1530kJ·mol-1
则氨催化氧化反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(1)的反应热DH= 。 (用含a的代数式表示)
正确答案
(1)> (2)2.5mol/L (3)(2a-1530)kJ·mol-
(1)根据表中数据可知,升高温度,平衡常数增大,所以反应是吸热反应,即△H>0.
(2) N2(g)+O2(g)2NO(g)
起始量(mol) 2.6 2.6 0
转化量(mol) x x 2x
平衡量(mol) 2.6-x 2.6-x 2x
根据该温度下的平衡常数可知
解得x=0.1mol,所以平衡时氮气的浓度为
(3)考查盖斯定律的应用。将反应①N2(g)+O2(g)2NO(g) DH=a kJ·mol-1和反应②2N2(g)+6H2O(1)=4NH3 (g)+3O2(g) DH=+1530kJ·mol-1叠加,即①×2-②得到4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(1),所以其反应热是(2a-1530)kJ·mol-。
(共17分).Ⅰ(11分)、一无色透明的溶液做如下实验:
ⅰ取少量溶液滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,只观察到有白色沉淀生成。
ⅱ另取部分溶液加入Na2O2,有无色无味气体放出且有白色沉淀生成,加入Na2O2的量与生成沉淀的量的关系如图所示:
试问:
(1)Cu2+、NH4+、Al3+、Mg2+、Na+、Fe3+、CO32-、K+、SO42-等离子中一定存在的离子是____、____、______;可能存在的离子是_______、_____;一定不存在的是______、____、_____、____。
(2)上述溶液至少由__________、_________等物质混合成。(填化学式)
Ⅱ(6分)、甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)。部分物质的燃烧热数据如下表:
已知1mol H2O(g)转变为1mol H2O(l)时放出44.0 kJ热量。
⑴写出CO燃烧的热化学方程式 。
⑵ 2H2(g) + O2(g)="=" 2H2O(g) △H= kJ/mol
正确答案
Ⅰ、(1) Al3+、Mg2+、SO42- (3分);Na+、K+(2分);Cu2+、NH4+、Fe3+、CO32-(4分)
(2)Al2(SO4)3、Mg SO4(2分)
Ⅱ、(1)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.0 kJ·mol-1 (3分)
(2)-483.6 (3分)
略
面对目前世界范围内的能源危机,甲醇作为一种较好的可再生能源,具有广泛的应用前景。
(1)已知在常温常压下反应的热化学方程式:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-90 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41 kJ·mol-1
写出由二氧化碳、氢气制备甲醇的热化学方程式:_______________________。
(2)在容积为V L的容器中充入a mol CO与2a mol H2,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡时的转化率与温度、压强的关系如图所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②在其他条件不变的情况下,再增加a mol CO与2a mol H2,达到新平衡时,CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),平衡常数________。
(3)已知在T ℃时,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=0.32,在该温度下,已知c始(CO)=1 mol·L-1,c始(H2O)=1 mol·L-1,某时刻经测定CO的转化率为10%,则该反应________(填“已经”或“没有”)达到平衡,原因是_________________________________________________
此时刻v正________v逆(填“>”或“<”)。
正确答案
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49 kJ·mol-1 (2)①小于 ②增大 不变 (3)没有 此时
>
(1)由盖斯定律,热化学方程式①-②得
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH=ΔH1-ΔH2=-90 kJ·mol-1-(-41 kJ·mol-1)=-49 kJ·mol-1。
(2)由图像可知,相同温度下,p2下CO的转化率大于p1下CO的转化率,由热化学方程式①可知,增大压强平衡右移,故p1<p2;在其他条件不变的情况下,再增加a mol CO与2amol H2,相当于增大压强,平衡右移,故CO的转化率增大;由于温度不变,故其平衡常数不变。
(3),故反应未达到平衡。此时反应向正反应方向进行,故v正>v逆。
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