- 焓变、反应热
- 共2059题
根据化学学科中的基本理论，请回答下列问题：
Ⅰ、常温下，取pH＝2的盐酸和醋酸溶液各100 ml, 向其中分别加入适量的Zn粒，反应过程中两溶液的pH变化如图所示。则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线的是_____ (填“A”或“B”)。
Ⅱ、丙烷在燃烧时能放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。
已知：①2C3H8（g）+7O2（g）＝6CO（g）+8H2O（l），△H1＝－2741.8kJ/mol
②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H2＝－566kJ/mol
（1）写出丙烷的燃烧热的热化学方程式： 。
（2）现有1mol C3H8在不足量的氧气里燃烧，生成1mol CO和2mol CO2以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积为1L的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：
CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+ H2（g） △H1＝+41.2kJ/mol
①下列事实能说明该反应达到平衡的是
a．体系中的压强不发生变化 b．v正(H2)＝v逆(CO)
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化 d．CO2的浓度不再反生变化
②5min后体系达到平衡，经测定，H2为0.8mol，则v(H2)= 。
③向平衡体系中充入少量CO，则平衡常数 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）依据（1）中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在其内部可以传导O2-。在电池内部O2-移向 极（填“正”或“负”）；电池的正极电极反应为 。
正确答案
Ⅰ、B （2分）
Ⅱ、（1）C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l)，△H＝-2219.9KJ/mol （2分）
（2）①b、d；（2分）②0.16 mol/L•min；（2分） ③不变 （2分）
（3）负极（1分）， O2+4e- = 2O2-（2分）
试题分析：Ⅰ、醋酸是弱酸，存在电离平衡，盐酸是强酸，全部电离，因此在pH相等的条件下醋酸溶液的浓度大于盐酸溶液的浓度。与锌的反应过程中醋酸还可以继续电离出氢离子，所以醋酸与锌反应的速率大，因此表示醋酸溶液中pH变化曲线的是B。
Ⅱ、（1）已知①2C3H8（g）+7O2（g）＝6CO（g）+8H2O（l），△H1＝－2741.8kJ/mol、②2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g） △H2＝－566kJ/mol，则依据盖斯定律可知（①+②×3）÷2即得到热化学方程式C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l)，其中△H＝（－2741.8kJ/mol－566kJ/mol×3）÷2＝-2219.9KJ/mol。
（2）①a．由反应可知，反应前后的压强始终不变，则体系中的压强不发生变化，不能判断平衡，故a错误；b．v正（H2）=v逆（CO），说明正逆反应速率相等，故b正确；c．因体积不变，气体的总质量不变，所以混合气体的平均相对分子质量始终不变，不发生变化，不能判断平衡，故c错误；d．CO2的浓度不再发生变化，由平衡的特征“定”可知，则化学反应达到平衡，故d正确；故答案为：bd；
②5min后达到平衡，H2为0.8mol，其浓度是0.8mol÷1L＝0.8mol/L，则v（H2）＝0.8mol/L÷5min＝0.16mol/（L•min）；
③因平衡常数与温度有关，温度不变，平衡常数不变；
（3）原电池内部阴离子向由正极向负极移动，所以电池内部O2-由正极移向负极；原电池负极失去电子发生氧化反应，丙烷在负极放电，与O2-结合生成二氧化碳与水，电极反应式为C3H8+10O2--20e-=3CO2+4H2O，正极是氧气得到电子，发生还原反应，电极反应式为O2+4e- ＝2O2-。
（Ⅰ）甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)
已知某些化学键的键能数据如下表：
请回答下列问题：
（1）已知CO中的C与O之间为叁键连接，该反应的△H= ；
（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH2，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在250°C开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：
则从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率= ，该温度下平衡常数K= ，若升高温度则K值 （填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 ；
A．2v(H2)正=v(CH3OH)逆
B．容器内气体的平均摩尔质量保持不变
C．容器中气体的压强保持不变
D．单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH2
（Ⅱ）回答下列问题：
（1）体积均为100ml pH=2的CH3COOH与一元酸HX，加水稀释过程中pH与溶液体积的关系如图所示，则Ka(HX) ______ Ka(CH3COOH)（填＞、＜或＝）
（2）25℃时，CH3COOH与CH3COONa的混合溶液，若测得pH=6，则溶液中C(CH3COO−)-c(Na+)=____________mol·L-1(填精确值)。
正确答案
Ⅰ（1）-116 KJ/mol （2）0．0125mol/(L·min)； 4； 减小。 （3）B C
Ⅱ（1）＞ （2）9．9×10－7；
试题分析：Ⅰ（1）△H=（1072+2×436-3×413-358-463）KJ/mol ="-116" KJ/mol。（2）在恒温、恒压下，P1：P2=n1:n2．12．6:8．4=3:X解得X=2． CO(g)+2H2(g) 
随着大气污染的日趋严重，国家拟于“十二五”期间，将二氧化硫(SO2)排放量减少8%，氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前，消除大气污染有多种方法。
（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。已知：
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－574kJ·mol—1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－1160kJ·mol—1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程为 。
（2）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化 转化器，发生如下反应：
2NO(g)+2CO(g)
若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图所示，该反应的化学平衡常数为K= 。
若保持温度不变，20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol，平衡将 移动（填“向左”、 “向右”或“不”）。
20min时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如上图所示的变化，则改变的条件可能是 （填序号）。
①加入催化剂 ②降低温度 ③缩小容器体积 ④增加CO2的量
（3）肼（N2H4）用亚硝酸（HNO2）氧化可生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977。写出肼与亚硝酸反应的化学方程式 。
正确答案
（1）CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－867kJ·mol－1（2分）
（2）k=" 5/144" 或0.0347 （2分）； 不（1分）； ② （1分）
（3） N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2O（2分）
试题分析：（1）根据盖斯定律，甲烷直接将NO2还原为N2的∆H=1/2∆H1+1/2∆H2=－867kJ·mol－1，所以热化学方程式为：CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－867kJ·mol－1
（2）根据图中所示浓度可知c(CO2)=0.4mol/L，则
K=
再向容器中充入CO、N2各0.6mol， Q仍为 5/144，所以平衡不移动；20min时，从图中看出平衡正向移动，N2起始浓度没变，所以选②。
（3） 根据氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，可求得分子式为HN3，该反应的化学方程式为：N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2O
二甲醚（CH3OCH3，沸点为-24.9℃）被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO2在催化剂作用下合成二甲醚，并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下：
（1）已知：CH3OCH3(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为：△H= -1455.0kJ·mol-1、△H=" -285.8" kJ·mol-1。写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式： ；
（2）15～20%的乙醇胺（HOCH2CH2NH2）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO2吸收剂。写出吸收CO2反应的化学方程式 ；
（3）一定条件下用CO2和H2合成二甲醚，反应物气流量对CO2的转化率、二甲醚的选择性（是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例）影响结果如图1所示，当控制气流量为28mL· min-1时，则生成0.3mol二甲醚需要通入CO2的物质的量为 ；
图1 图2
（4）图2为二甲醚燃料电池示意图。
①a电极的电极反应式为 ；
②若以1.12 L·min-l（标准状况）的速率向该电池中通入二甲醚，用该电池电解50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液，通电0.50 min后，计算理论上可析出金属铜的质量为 。
正确答案
（1）
（2）
（3）20mol
（4）① CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+
② 6.4g （每空2分）
试题分析：（1）已知：CH30CH3（g）、H2（g）的标准燃烧热分别为：△H=-1455．OkJ•mol-1、△H=-285.8kJ•mol-1，①CH30CH3（g）+3O2（g）═2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1455.0kJ•mol-1；
②H2（g）+1/2O2（g）═H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1，依据盖斯定律②×6-①得到：
2CO2（g）+6H2（g）⇌CH3OCH3（g）+3H2O（l）△H=-259.8kJ•mol‾1，写出以CO2、H2合成CH3OCH3的热化学方程式为：2CO2（g）+6H2（g）⇌CH3OCH3（g）+3H2O（l）△H=-259.8kJ•mol‾1。
（2）15～20%的乙醇胺．（HOCH2CH2NH2）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作C02吸收剂，乙醇胺水溶液呈弱碱性是取代基氨基结合氢离子，使溶液中的氢氧根离子浓度增大，结合二氧化碳生成碳酸盐，反应的化学方程式为：2HOCH2CH2NH2+H2O+CO2⇌（HOCH2CH2NH3）2CO3。
（3）生产0.3mol二甲醚，理论上应生成二甲醚物质的量0.3mol÷5%=6mol，反应的反应的CO2的物质的量为12mol，实际通入的CO2的物质的量为12mol÷60%=20mol。
（4）①反应本质是二甲醚的燃烧，原电池负极发生氧化反应，二甲醚在负极放电，正极反应还原反应，氧气在正极放电．由图可知，a极为负极，b为正极，二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子，a电极的电极反应式为 CH3OCH3-12e-+3H2O═2CO2+12H+。
②若以1.12L•min-1（标准状况）的速率向该电池中通入二甲醚，用该电池电解500mL 2mol•L-1 CuS04溶液，通电0.50min后，通入二甲醚物质的量=1.12L/min×0.50min÷22.4L/mol
=0.025mol；依据电极反应电子守恒，CH3OCH3～12e-,n（e‾）=0.025mol×12=0.3mol， 50mL2 mol·L-1 CuSO4溶液，Cu2+共0.05mol×2mol•L‾1=0.1mol，Cu2+完全反应，所以m（Cu）=0.1mol×64g/mol=6.4g
高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe2O3（s）+3CO（g）
（1）已知：C（石墨）+CO2（g）
则反应：Fe2O3（S） +3C（石墨）
（2）冶炼铁反应 Fe2O3（s）+3CO（g）
（3）在ToC时,该反应的平衡常数K=27,在1L恒容密闭容器甲和乙中,分别按下表所示加入物质,反应经过一段时间后达到平衡.
①甲容器中CO的平衡转化率为
②下列说法正确的是 （填字母）。
a．乙容器中CO的平衡转化率小于甲容器
b．甲、乙容器中，CO2的平衡浓度之比为2：3
c．当容器内气体压强保持不变时，标志反应达到平衡状态
d．当容器中气体密度保持不变时，标志反应达到平衡状态
（4）钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
①下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀 （填编号）。
②在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如图：A电极对应的金属是 （写元素名称），B电极的电极反应式是 。
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因 。
正确答案
（1）(2分)489
（2）（2分）
（3）75%（1分）；b，d(2分)
（4）（7分）BD（2分）；铜（1分）；Cu2++2e‾="Cu" （2分）
锌、铁、铜金属活泼性依次减弱。镀层破损后在潮湿空气中形成原电池，镀锌铁铁为正极受到保护，而镀铜铁铁做负极更容易被腐蚀。（2分）
试题分析：（1）根据盖斯定律，要求反应的∆H与已知两个反应∆H的关系为：∆H = ∆H1 +3∆H2,代入数据可得结果。
（2）Fe2O3、Fe为固体，所以平衡常数表达式只含气体CO、CO2；该反应正反应放热，所以降低温度，化学平衡正向移动，平衡常数增大。
（3）①设转化的CO浓度为x，按照三段式带入数据：
Fe2O3（s）+3CO（g） 
初始浓度： 1.0 1.0
转化浓度： x x
平衡浓度： 1.0-x 1.0+ x
带入平衡常数表达式：(1.0+x)3÷(1.0-x)3="27" 得x=0.5,
CO的转化率为：0.5÷1.0×100%=50%
②按照①的计算方法可求出乙容器中CO转化率为62.5%，故a项错误；甲容器CO2平衡浓度为1.5mol•L‾1, 乙容器CO2平衡浓度为2.25mol•L‾1,可得浓度之比为2:3,b项正确；本反应气体系数不变，所以压强保持不变，不能说明反应达到平衡，c项错误；当容器中气体密度保持不变时，说明气体质量不再变化，反应达到平衡，d项正确。
（4）B中铁为原电池的正极，D中铁为电解池的阴极，可防止铁棒被腐蚀；铜为镀层金属，为阳极材料，阴极为Cu2+得电子，镀层破损后，形成原电池，若铁为正极可防止腐蚀，若铁为负极则加快腐蚀速度。
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