- 焓变、反应热
- 共2059题
（14分）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
（1）以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。已知：
CH4(g)＋H2O(g) ===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝+206.2 kJ/mol
CH4(g)＋CO2(g) ===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝+247.4 kJ/mol
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
（2）硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程既能制H2SO4，又能制H2。
已知1g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量，FeS2燃烧反应的热化学方程式为 。
该循环工艺过程的总反应方程式为 。
（3）电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图（电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为 。
（4）用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：
NiO(OH)＋MH
①电池放电时，正极的电极反应式为 。
②充电完成时，Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)。若继续充电将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极的电极反应式为 。
（5）Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物（其中氢的质量分数为0.077）。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为 。
正确答案
（14分）
（1）CH4(g)＋2H2O(g) ===CO2(g) ＋4H2(g) △H＝165.0 kJ/mol （2分）
（2）4FeS2(s)＋11O2(g) === 2Fe2O3(s)＋8SO2(g) △H＝－3408 kJ/mol （2分）
2H2O＋SO2===H2SO4＋H2 （2分）
（3）CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO32－＋N2↑＋6H2O （2分）
（4）①NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－（2分）
②2H2O＋O2＋4e－===4OH－ （2分）
（5）2Mg2Cu＋3H2
试题分析：（1）已知：①CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2 （g）△H=-206.2kJ•mol-1②CH4（g）+CO2 （g）═2CO（g）+2H2 （g）△H=-247.4kJ•mol-1由盖斯定律，①×2-②得CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=-165.0 kJ•mol-1，故答案为：CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）△H=-165.0 kJ•mol-1；
（2）根据题目信息，已知1g FeS2完全燃烧放出7.1 kJ热量，求得4mol FeS2完全燃烧放出3408 kJ热量，故方程式为4FeS2(s)＋11O2(g) === 2Fe2O3(s)＋8SO2(g) △H＝－3408 kJ/mol ；由反应物到最终产物，并根据原子，元素守恒可写为 2H2O＋SO2===H2SO4＋H2 ；
（3）由图可知，CO（NH2）2在阳极放电生成N2，C元素价态未变化，故还有碳酸钾生成与水生成，电极反应式为CO（NH2）2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O，故答案为：CO（NH2）2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O；
（4）①电池放电时，正极的电极要得到电子，反应式NiO(OH)＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－（2分） ②据题意氧气要削耗掉，故反应2H2O＋O2＋4e－===4OH－
（5）令金属氢化物为RHx，金属R的相对分子质量为a，则X/(a+X)=0.077，即923x=77a，X为金属的化合价，讨论可得x=2，a=24，故该金属氢化物为MgH2，故反应方程式为2Mg2Cu+3H2＝＝MgCu2+3MgH2，故答案为：2Mg2Cu+3H2＝MgCu2+3MgH2．
工业上以NH3为原料经过一系列反应可以得到HNO3。
（1）工业上NH3的催化氧化反应方程式为 ；为了尽可能多地实现
（2）将工业废气NO与CO混合，经三元催化剂转化器处理如下：2CO+2NO
已知：
CO(g)+ 
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.0kJ·mol-1
三元催化剂转化器中发生反应的热化学方程式为 ；
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度部分数据记录如下：
①前2s内的平均反应速率v(CO)= ；
②在该温度下，反应的平衡常数K= ；
③假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高CO转化率的是
A．选用更有效的催化剂 B．恒容下充入Ar
C．适当降低反应体系的温度 D．缩小容器的体积
正确答案
(1)4NH3+5O2
(2)2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2(g) △H=-746.0kJ·mol-1(2分)
①4.25×10-4mol/(L·s) (2分) ②5000(2分) ③CD(2分，各1分)
试题分析：
本题是利用NH3制备HNO3一个工业上的应用。
（1）NH3的催化氧化反应方程式4NH3+5O2
（2）根据盖斯定律将上式×2—下式即可得到2CO(g)+2NO(g)=2CO2(g)+N2(g) △H=-746.0kJ·mol-1
注意热化学方程式的书写规范
v(CO)= 
计算K的值，根据K的表达式：K=
CD都可使平衡正向移动，反应物转化率增大，A和B选项平衡不移动，转化率不变
实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，解决下列问题：
⑴已知某反应的平衡表达式为：
它所对应的化学反应方程式为：
⑵利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2（g）+CO（g）
②2CH3OH（g）
③CO（g）+H2O（g）
总反应：3H2（g）+3CO（g）
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，会发生如下反应：CO（g）+H2O（g）
该反应的正反应方向是反应（填“吸热”或“放热”），若在500℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为：。
(4)从氨催化氧化可以制硝酸，此过程中涉及氮氧化物，如NO、NO2、N2O4等。
对反应:N2O4（g）
A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
E．A、C两点的化学平衡常数：A＞C
(5)CO2(g)+3H2(g)
正确答案
⑴C（s）+H2O（g）
⑵-246.4kJ/mol（2分）⑶放热（1分），75%（2分）⑷D（2分）(5)BDE(2分)
⑴由平衡常数表达式可知：生成物及其状态为CO（g）和H2（g），反应物及其状态为H2O（g），再由质量守恒得反应物还有C（s），方程式为C（s）+H2O（g）
设CO的浓度变化量为c，三段式法用c表示出平衡时各组分个浓度，
CO（g）+H2O（g）
起始（mol·L－1）：0.020.02000
转化（mol·L－1）：cccc
平衡（mol·L－1）：0.02-c0.02-ccc
代入500℃时反应平衡常数有k=
CO的最大所以转化率为×
⑷A．由图象可知，A、C两点都在等温线上，C的压强大，则A、C两点的反应速率：A＜C，A错误；
B．由图象可知，A、C两点都在等温线上，C的压强大，与A相比C点平衡向逆反应进行，向逆反应进行是减小由于压强增大导致浓度增大趋势，但到达平衡仍比原平衡浓度大，平衡时NO2浓度比A的浓度高，NO2为红棕色气体，则A、C两点气体的颜色：A浅，C深，B错误；C．B、C两点二氧化氮的体积分数相同，则混合气体的平均相对分子质量相同，C错误；
D．在相同压强下，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则二氧化氮的体积分数增大，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法，故D正确；E由图象可知，A、C两点都在等温线上，平衡常数只受温度影响，温度相同平衡常数相同，所以化学平衡常数KA=KC，E错误;
⑸实验1和实验2是全等等效平衡，实验3相当于实验2放大两倍后将体积压缩，A、CH3OH的平衡浓度2C1
研究CO2与CH4，反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。
（1）已知：2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H＝－566kJ/mol
2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g） △H＝－484kJ/mol
CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g） △H＝－890kJ/mol
则：CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）△H＝____________。
(2)在密闭容器中通人物质的量浓度均为0.1mol/L的CH4与CO2，在一定条件下发生反应CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g），测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图1：
①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是 。
a．CO2的浓度不再发生变化
b．υ正（CH4）＝2υ逆（CO）
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d．CO与H2的物质的量比为1:1
②据图可知，P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为 。
③在压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡x点，则用CO表示该反应的速率为 ，该温度下，反应的平衡常数为 。
(3)用CO与H2可合成甲醇(CH3OH)，以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图2所示，该电池工作程中O2应从 (填“c或一b”)口通人，电池负极反应式为 ，若用该电池电解精炼铜，每得到6. 4g铜，转移电子数目为 。
正确答案
（16分）（1）＋160kJ/mol（2分） （2）①a、c（2分） ②P4＞P3＞P2＞P1（2分）
③0.032mol/(L•min)；1.64（2分）
（3）c（2分）；CH3OH＋H2O－12e－＝CO2↑＋6H+（2分）；1.204×1023或0.2NA（2分）
试题分析：（1）已知：①2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H＝－566kJ/mol、②2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g） △H＝－484kJ/mol、③CH4（g）+2O2（g）＝CO2（g）+2H2O（g） △H＝－890kJ/mol，因此根据盖斯定律可知，③－①－②即得反应CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g），所以该反应的反应热△H＝－890kJ/mol＋566kJ/mol＋484kJ/mol＝＋160kJ/mol。
（1）①在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。根据方程式CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）可知，该反应是体积增大的可逆反应，则a．平衡时反应混合物各组分的浓度不变，CO2的浓度不再发生变化，说明到达平衡，故a正确；b．υ正(CH4)＝2υ逆(CO)，则υ正(CH4):υ逆(CO)＝2:1，不等于化学计量数之比，未处于平衡状态，正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应进行，故b错误；c．混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值。反应混合物的总质量不变，随反应进行，反应混合物的总的物质的量增大，平均相对分子质量减小，混合气体的平均相对分子质量不发生变化，说明到达平衡，故c正确；d．CO与H2的化学计量数为1:1，反应数值按物质的量比为1:1进行，不能说明到达平衡，故d错误，答案选ac。
②根据图可知，温度一定时，甲烷的转化率α(P1)＞α(P2)＞α(P3)＞α(P4)。由于该反应正反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应进行，甲烷的转化率降低，故压强P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为P4＞P3＞P2＞P1。
③根据图1可知，压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡X点，此时甲烷的转化率为80%，因此甲烷的浓度变化量为0.1mol/L×80%＝0.08mol/L，故v(CH4)＝
CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）
起始浓度（mol/L） 0.1 0.1 0 0
转化浓度（mol/L） 0.08 0.08 0.16 0.16
平衡浓度（mol/L） 0.02 0.02 0.16 0.16
所以该温度下平衡常数K＝
（3）由图2可知，氢离子由左边转移到右边，左边有气体生成，故左边发生氧化反应，右边发生还原反应，反应中氧气得到电子，发生还原反应，故氧气在c口通入，电极总反应式为 2CH3OH＋3O2＝2CO2↑＋4H2O，正极电极反应式为3O2＋12H+＋12e－＝6H2O，总反应式减去正极反应式可得负极电极反应式为：CH3OH＋H2O－12e－＝CO2↑＋6H+。铜的物质的量为6.4g÷64g/mol＝0.1mol，根据电子转移守恒可知，转移电子等于铜离子转化为铜获得的电子，故转移电子数目为0.1mol×2×NAmol－1＝0.2NA。
二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的精细化工产品，被认为是二十一世纪最有潜力的燃料[ 已知：CH3OCH3(g)+3O2(g)＝2CO2(g)+3H2O（1） △H＝－1455kJ/mol ]。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：
①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚； 2CH3OH 
②合成气CO与H2直接合成二甲醚： 3H2(g)＋3CO(g)
③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下：
（1）写出CO(g)、H2(g)、O2(g)反应生成CO2(g)和H2O（1）的热化学方程式（结果保留一位小数）
（2）在反应室2中，一定条件下发生反应3H2(g)＋3CO(g)
A．低温高压 B．加催化剂 C．增加CO浓度 D．分离出二甲醚
（3）在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生了反应：3H2(g)＋CO2(g)
A．P3＞P2 T3＞T2 B．P2＞P4 T4＞T2
C．P1＞P3 T1＞T3 D．P1＞P4 T2＞T3
（4）反应室1中发生反应：CH4(g)＋H2O(g)
如果温度降低，该反应的平衡常数 （填“不变”、“变大”、“变小”）
（5）如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图则a电极的反应式为：________________
（6）下列判断中正确的是_______
A．向烧杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成
B．烧杯b中发生反应为2Zn-4eˉ ＝2Zn2+
C．电子从Zn极流出，流入Fe极，经盐桥回到Zn极
D．烧杯a中发生反应O2 + 4H++ 4eˉ ＝ 2H2O，溶液pH降低
正确答案
（1）CO(g)＋H2(g)＋O2(g)
（2）AD （3）C D （4）k＝
（5）CH3OCH3－12e－+16OH－＝2CO32－+11 H2O（6）B
试题分析：（1）将CH3OCH3(g)+3O2(g)＝2CO2(g)+3H2O（1） △H＝－1455kJ/mol 和3H2(g)＋3CO(g)
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