- 焓变、反应热
- 共2059题
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(g) △H = －2389.8 kJ/mol
②2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) △H = －566 kJ/mol
③H2O(l) = H2O(g) △H =" +" 44.0 kJ/mol
（1）写出C3H8燃烧时燃烧热的热化学方程式 。
（2）C3H8在不足量的氧气里燃烧，生成CO、CO2、H2O(g)，将所有的产物通入一个体积固定的密闭
容器中，在一定条件下发生如下可逆反应： CO(g) + H2O(g)
该反应的平衡常数与温度的关系如下表：
保持温度为800℃，在甲、乙两个恒容密闭容器中，起始时按照下表数据进行投料，充分反应直至达到平衡。
①起始时，要使甲容器中反应向正反应方向进行，则a的取值范围是 ；达到平衡
时，乙容器中CO的转化率为 。
②如图表示上述甲容器中反应在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某一个条件而发生变化的情况。则t2时刻改变的条件可能是 、 （答两个要点即可）。
（3）CO2可用NaOH溶液吸收得到Na2CO3或NaHCO3。
① Na2CO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为 ；
② 已知25℃时，H2CO3的电离平衡常数K1 = 4.4×10-7 mol/L、K2 = 4.7×10-11 mol/L，当Na2CO3溶液的pH为11时， 溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-) = 。
③ 0.1 mol/L Na2CO3溶液中c(OH-) － c(H+ ) = [用含c(HCO3－)、c(H2CO3)的符号表示]。
正确答案
（1）C3H8(g) ＋5O2(g) = 3CO2(g)＋4H2O(l) △H = －2219.9 kJ/mol
（2）① 0 ≤a ＜2.64 ； 50%
② 降低温度、降低H2浓度、增大H2O(g)浓度
（3）①c(Na+) > c(CO32-) > c(OH-) > c(HCO3-) > c(H+)
② 1 : 4.7
③c(HCO3-) + 2c(H2CO3)
试题分析：（1）燃烧热是1mol的物质完全燃烧产生稳定的氧化物时所放出热量的化学方程式。将（①+②×3- ③×8）÷2，整理可得：C3H8(g)＋5O2(g) =3CO2(g)＋4H2O(l) △H =－2219.9 kJ/mol。（2）①该反应是个反应前后气体体积相等的反应。在800℃时化学平衡常数为1.对于甲来说，在反应开始时，若CO2的质量为0，则反应一定正向进行，n(H2O)="0.1mol;" n(CO)="0.3mol;" n(CO2)="a/44mol," n(H2)=0.5mol.）若要使反应正向进行。起始时，则
对于乙来说：开始时n(H2O)=0.1mol;n(CO)="0.1mol" ;n(CO2)="0" ;n(H2)=0;假设在反应的过程中CO转化的物质的量为x,则在平衡时各种物质的物质的量为：n(H2O)="(0.1-x)mol;" n(CO)="(0.1-x)mol" ; %n(CO2)=xmol;n(H2)=xmol。由于该反应是反应前后气体体积相等的反应，而且在800℃时的平衡常数为1.所以(0.1-x)×(0.1-x)=x2.解得x=0.05mol.所以CO的转化率为0.05÷0.1×100%=50%。②由化学平衡常数以温度的关系可知：升高温度，化学平衡产生减小。说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动。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。逆反应方向为吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应。由于在平衡后改变某一条件，时，c(CO2)增大，c(CO)减小，所以改变外界条件使平衡正向移动，可以通过降低温度的方法来实现。因为反应前后气体的体积相等，所以改变压强，化学平衡不发生移动。若增大H2O蒸汽的浓度或减小H2的浓度都会使化学平衡正向移动。因此改变的外界条件是降低温度、降低H2浓度、增大H2O(g)浓度。（3）①Na2CO3是强碱弱酸盐。Na2CO3=2Na++CO32-，CO32-会发生水解反应：CO32-+ H2O
利用太阳能分解水生成的氢气，在催化剂作用下氢气与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为－285.8 kJ·mol－1、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1。请回答下列问题：
（1）用太阳能分解10 mol水消耗的能量是 kJ。
（2）液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为 。
（3） 在容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，反应式：CO2(g)＋3H2(g)
①可逆反应的平衡常数表达式K＝
②下列说法正确的是
③在T1温度时，将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为 ；
（4） 在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，总反应式为
2CH3OH + 3O2＝2CO2＋4H2O，则正极的反应式为 ；
负极的反应式为 。
正确答案
（1）2858 （2）CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=" --" 443.5KJ·mol-1
（3）①
试题分析：（1）1摩尔的氢气完全燃烧产生稳定的氧化物放出热量为285.8 kJ.则1mol的水分解产生1mol的氢气吸收热量285.8 kJ，则分解10 mol水吸收的能量是2858 kJ。（2） CO燃烧的热化学方程式为：①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283kl/mol;" 液态甲醇完全燃烧的热化学方程式为：②CH3OH(l)+3/2(g)=CO2(g)+ +2H2O(l) △H=-726kl/mol②-①整理得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=" -" 443.5KJ/mol. （3） ①可逆反应的平衡常数表达式K＝
运用化学反应原理知识研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意义。
（1）用CO可以合成甲醇。已知：
CH3OH(g)＋
CO(g)＋
H2(g)＋
则CO(g)＋2H2(g) 
（2）下列措施中能够增大上述合成甲醇反应的反应速率的是________(填写序号)．
a．使用高效催化剂 b．降低反应温度
c．增大体系压强 d．不断将CH3OH从反应混合物中分离出来
（3）在一定压强下，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，平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；
②100 ℃时，该反应的化学平衡常数K＝________(mol·L－1)－2；
③在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH2，达到新平衡时，CO的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（4）某科研小组用SO2为原料制取硫酸。
①利用原电池原理，用SO2、O2和H2O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式________________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式________________。
正确答案
（1）－90.1 （2）ac
（3）①小于 ②(V/a)2 ③增大
（4）①SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42-
②HSO3-＋H2O－2e－=SO42-＋3H＋
试题分析：（1）①CH3OH(g)＋
开始（mol）：a 2a 0
变化（mol）：0.5a a 0.5a
平衡（mol）：0.5a a 0.5a
所以平衡时
100℃时该反应的平衡常数
I．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：①Fe2O3(s) + 3C(石墨)="2Fe(s)" + 3CO(g) △H1
②C(石墨）+ CO2(g) = 2CO(g) △H2
则△H___________________(用含△H1 、△H2的代数式表示)。
（2）高炉炼铁反应的平衡常数表达式K=____________________________。
（3）在某温度时，该反应的平衡常数K=64，在2L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____________________(填编号）。
A．若容器压强恒定，反应达到平衡状态
B．若容器内气体密度恒定，反应达到平衡状态
C．甲容器中CO的平衡转化率大于乙的
D．增加Fe2O3就能提高CO的转化率
II．纳米MgO可用尿素与氯化镁合成。某小组研究该反应在温度为378～398K时的反应时间、反应物配比等因素对其产率的影响。请完成以下实验设计表：
下图为温度对纳米MgO产率（曲线a）和粒径(曲线b)的影响，请归纳出温度对纳米MgO制备的影响规律（写出一条）：
___________________________________________。
正确答案
（16分）I．（1）△H1 －3△H2（2分）
（2）
（3）①60%（2分） ②B（2分）
II． 4∶1（1分） 温度对产率的影响（2分） ③（1分）
在378～398K（1分），生成的纳米MgO的粒径大小无明显变化（合理则给分）（2分）
或者：在378K～398K（1分或在实验温度下也得分），随温度的升高，产率增大（2分）
383K较低温度下有利于形成较小的颗粒（3分）
注：填“在实验温度下”也得分。
试题分析：（1）观察已知热化学方程式，根据盖斯定律，可以用①－②×3约去3C(石墨)，得到高炉炼铁的反应式，则Fe2O3(s) + 3CO(g)
Fe2O3(s) + 3CO(g)
起始浓度/ mol·L－1 0.5 0.5
变化浓度/ mol·L－1 0.5x 0.5x
平衡浓度/ mol·L－1 0.5－0.5x 0.5+0.5x
K=c3(CO2)/c3(CO)="(" 0.5+0.5x) 3/(0.5－0.5x)3=64
( 1+x) 3/(1－x)3=64，则( 1+x)/(1－x)=4，1+x=4－4x，5x=3，x=0.6或60%
②正反应是气态物质体积保持不变的反应，则反应前后气态物质的物质的量保持不变，则平衡前后气体的压强不变，故A错误；混合气体的密度=混合气体的总质量/容器的容积，由于反应物和生成物中都有固体物质参加，且平衡前混合气体的总质量会增大，只有平衡时混合气体的总质量才保持不变，密度才不变，故B正确；正反应是气态物质体积保持不变的反应，增大CO浓度必然同时增大压强，增大压强时该平衡不能移动，CO的转化率不变，故C错误；氧化铁的固体，其浓度是常数，增加氧化铁的量不能增大反应物浓度或压强，平衡不会移动，则CO的转化率不变，故D错误；（4）根据控制变量设计探究实验方案的原理可知，实验①和②探究的目的是反应物配比对纳米MgO产率的影响，实验②和④探究的目的是温度对纳米MgO产率的影响，实验②和③探究的目的是反应时间对纳米MgO产率的影响；读图可知，在378～398K，生成的纳米MgO的粒径大小无明显变化，或者在378K～398K（或在实验温度下），随温度的升高，产率增大，383K较低温度下有利于形成较小的颗粒。
（14分）合成氨是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：
合成氨是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：
N2（g）+3H2（g）
相持恒温、恒容，测的反应达到平衡时关系数据如下：
（1）下列各项能说明该反应已到达平衡状态的是 （填写序号字母）
a.容器内H2、N2、NH3的浓度只比为1：3：2 b.容器内压强保持不变
c.
e.混合气体的平均相对分子质量不变
（2）容器乙中反应从开始到达平衡的反应速度为
（3）在该温度下甲容器中反应的平衡常数K （用含C1的代数式表示）
（4）分析上表数据，下列关系正确的是 （填序号）：
a.
（5）另据报道，常温、常压下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成NH3和O2。已知：H2的燃烧热△H=-286KJ/mol，则由次原理制NH3反应的热化学方程式为
（6）希腊阿里斯多德大学的George Mamellos和Michacl Stoukides,发明了一种合成氨的新方法，在常压下，把氢气和用氨气稀释的氮气分别通入一个加热到
正确答案
（14分，每空2分）（1）be（全对2分，对1个得1分，有错不得分）
（2）0.25mol/(L·min)（单位不写或错写扣1分）
（3）K=4（1-C1）2/C1·(3C1-1.5)3
（4）C
（5）2N2(g)+6H2O(l)="4" NH3(g)+3 O2(g)△H=+1530kJ·mol-1
（6）阴 N2+6H+++6e-==2 NH3
试题分析：（1）合成氨反应是反应前后气体物质的量发生变化的可逆反应，所以压强不变时证明已达平衡状态，b正确；容器内的各物质的浓度比符合化学计量数之比时未必是平衡状态，a错误；根据好好的定义，正逆反应速率相等时达平衡状态，氢气的反应速率是氮气反应速率的3倍，c错误；容器的体积不变，所以气体的密度始终不变，d错误；气体的质量不变，而气体的总物质的量变化，当平均相对分子质量不变时已达平衡状态，e正确，答案选be；
（2）根据氮气的体积密度即浓度可计算平衡时氮气的物质的量为3mol，则消耗氮气的物质的量是1mol，氢气的物质的量是3mol，所以用氢气表示的反应速率为3mol/2L/6min="0.25" mol/(L·min);
（3）氮气、氢气的起始浓度分别为1mol/L、1.5mol/L,根据氮气平衡时的浓度可计算消耗氮气的浓度为1- C1，消耗氢气的浓度是3（1- C1），生成氨气的浓度为2（1- C1），根据化学平衡常数的表达式可得K甲=c(NH3)2/c(N2)c(H2)3=4（1-C1）2/C1·(3C1-1.5)3
（4）A、乙容器的反应物浓度是甲容器的2倍，保持恒温、恒容，乙容器相当于在2个甲的基础上又正向移动，氮气的浓度减小，所以2 C1>1.5mol/L,错误；B、把丙的2mol氨气转化为3mol氢气和1mol氮气与丙达到的平衡是等效的。甲与丙相比，甲的氢气浓度大，氮气的转化率高，错误；C、乙容器的气体质量是甲容器的气体质量的2倍，容器的体积都为2L，所以
（5）根据盖斯定律N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H=-93.0kJ•mol-1，①
2 H2（g）+O2（g）="2" H2O(l) △H="-572" kJ•mol-1 ②
则2N2(g)+6H2O(l)="4" NH3(g)+3 O2(g)的△H=①×2-②×3="+1530" kJ•mol-，所以所求热化学方程式为
2N2(g)+6H2O(l)="4" NH3(g)+3 O2(g)△H=+1530kJ·mol-1
（6）氮气中的N元素化合价为0，氨气中的N元素的化合价为-3，所以氮气发生还原反应，则氮气是电解池的阴极；发生的电极反应式为N2+6H+++6e-==2 NH3
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