- 焓变、反应热
- 共2059题
化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。
（1）工业生产可以用NH3（g）与CO2（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：
则NH3（g）与CO2（g）反应生成尿素的热化学方程式为 。
（2）已知反应Fe(s) +CO2(g) 
测得在不同温度下，该反应的平衡常数K随温度的变化如下：
①该反应的化学平衡常数表达式K= ，a 0（填“>”、“<”或“=”）。在500℃ 2L密闭容器中进行反应，Fe和CO2的起始量均为4 mol，则5 min后达到平衡时CO2的转化率为 ，生成CO的平均速率v(CO)为 。
②700℃反应达到平衡后，要使该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有
（填字母）。
正确答案
（1）2NH3（g）+CO2（g）⇌H2O（l）+H2NCONH2（s）△H=-134kJ•mol-1；（2）c(CO)/c(CO2)；＞；50%；0.2mol/（Lmin）；C。
试题分析：（1）第一步：2NH3（g）+CO2（g）⇌H2NCOONH4（l，氨基甲酸铵）△H1=-272KJ/mol，第二步：H2NCOONH4（l）⇌H2O（l）+H2NCONH2（s）△H2=138KJ/mol，根据盖斯定律，两个过程相加得到NH3（g）与CO2（g）反应生成尿素的热化学方程式为2NH3（g）+CO2（g）⇌H2O（l）+H2NCONH2（s）△H=-134kJ•mol-1；（2）①反应Fe（s）+CO2（g）═FeO（s）+CO（g）的平衡常数k=c(CO)/c(CO2)
，由表中数据可知，对于反应①，温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应移动，升高温度平衡向吸热反应进行，故a＞0，
令平衡时参加反应的二氧化碳的物质的量为xmol，则：
Fe（s）+CO2（g）═FeO（s）+CO（g）
开始（mol）：4 0
变化（mol）：x x
平衡（mol）：4-x x
所以x/4−x=1解得x=2，故二氧化碳的转化率为2/4×100%=50%，故CO表示的平均速率v（CO）=2mol
/2L×5min=0.2mol/（L•min）。②A、缩小反应器容积，压强增大，化学平衡不移动，故A错误；B．增加Fe的物质的量，不会引起化学平衡的移动，故B错误；C．升高温度到900℃，化学平衡正向移动，故C正确；D．使用合适的催化剂，不会引起化学平衡的移动，故D错误。
以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，下面为CO2加氢制取低碳醇的热力学数据：
反应Ⅰ： CO2(g)+3H2(g)
反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)
（1）写出由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的热化学反应方程式：
（2）对反应Ⅰ，在一定温度下反应达到平衡的标志是 （选填编号)
a．反应物不再转化为生成物 b．平衡常数K不再增大
c．CO2的转化率不再增大 d．混合气体的平均相对分子质量不再改变
（3）在密闭容器中，反应Ⅰ在一定条件达到平衡后，其它条件恒定，能提高CO2转化率的措施是 （选填编号）
（4）研究员以生产乙醇为研究对象，在密闭容器中，按H2与CO2的物质的量之比为3:1进行投料，在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数（y%）如下图所示。表示CH3CH2OH组分的曲线是 ；图中曲线Ⅱ和Ⅲ的交点a对应的体积分数ya= %（计算结果保留三位有效数字）
(5)一种以甲醇作燃料的电池示意图如图。写出该电池放电时负极的电极反应式： 。
正确答案
（1）2CH3OH(g)
（2）cd（2分）
(3)AD（2分）
(4) Ⅳ（2分） 18．8（3分）
(5)CH3OH－6e－＋3O2－＝CO2↑＋2H2O(3分)
试题分析：（1）根据盖斯定律，将反应Ⅰ×2，然后用反应Ⅱ减去反应Ⅰ×2即得所求方程式。所以由CH3OH(g)合成CH3CH2OH(g)的热化学反应方程式2CH3OH(g)
（2）a、化学平衡是动态平衡，反应一直进行，错误；b、温度不变，化学平衡常数不变，所以一定温度下的平衡常数一直不变，错误；c、反应开始时二氧化碳的转化率一直升高，达平衡时转化率不再升高，正确；d、该反应是反应前后气体的物质的量改变的可逆反应，气体总质量不变，所以混合气体的平均相对分子质量一直在变化，达平衡时不再变化，正确，答案选cd。
（3）提高CO2转化率也就是使平衡正向移动，A、降温，平衡向放热反应方向移动，正反应为放热反应，所以平衡正向移动，正确；B、补充二氧化碳只能提高氢气的转化率，本身的转化率降低，错误；C、加入催化剂对平衡无影响，错误；D、移走甲醇，使生成物浓度减小，平衡正向移动，正确，答案选AD。
（4）升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳与氢气的含量增大，乙醇与水的含量减小，反应开始时按H2与CO2的物质的量之比为3:1进行投料，所以生成的乙醇与水的物质的量比仍为1:3，即水的含量是乙醇含量的3倍，所以表示CH3CH2OH组分的曲线是Ⅳ；曲线曲线Ⅱ和Ⅲ分别代表二氧化碳、水，当二者的体积分数相同时，体积也相同，设它们的体积都是V，根据投料比，氢气的体积是二氧化碳的3倍为3V，乙醇的体积是水的1/3，即1/3V，所以总体积是V+V+3V+1/3V=16V/3，则a点对应的体积分数ya=V/16V/3×100%=18．75%；保留3位有效数字是18．8%。
（5）甲醇燃料电池中在负极发生氧化反应的是甲醇，结合正极产生的氧负离子生成二氧化碳和水，电极反应式CH3OH－6e－＋3O2－＝CO2↑＋2H2O
（1）、①用肼(N2H4)为燃料，四氧化二氮做氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。
已知：N2(g)＋2O2(g)＝N2O4(g) ΔH＝+10.7kJ·mol-1
N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝-543kJ·mol-1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式： 。
②已知四氧化二氮在大气中或在较高温度下很难稳定存在，其很容易转化为二氧化氮。试推断由二氧化氮制取四氧化二氮的反应条件(或措施)： 。
（2）科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。
图甲所示装置中，以稀土金属材料为惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e →2O2-)
①c电极为 ，d电极上的电极反应式为 。
②图乙是电解100mL 0.5mol·L-1 CuSO4溶液，a电极上的电极反应式为 。若a电极产生56mL(标准状况)气体，则所得溶液的pH= (不考虑溶液体积变化)，若要使电解质溶液恢复到电解前的状态，可加入 (选填字母序号)
a.CuO b.Cu(OH)2 c.CuCO3 d.Cu2(OH)2CO3
正确答案
（14分）
（1）①2 N2H4(g) + N2O4(g)= 3N２(g)＋4H20(g) △H＝－1096.7KJ·mol-1（2分）
②加压、降温（各1分）
（2）①正极（2分） CH4 - 8e- + 402-=CO2+2H2O （2分）
②4OH—- 4e-=2H2O+O2 （2分） 1 （2分） a、c （2分）
试题分析：（1）①a、N2（g）+2O2（g）=N2O4（g）△H=10.7kJ·mol－1；b、N2H4（g）+O2（g）=N2（g）+2H2O（g）△H=-543kJ·mol－1
依据盖斯定律b×2-a得到 2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1096.7KJ·mol－1；
答案为：2N2H4（g）+N2O4（g）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1096.7KJ·mol－1；
②四氧化二氮在大气中或在较高温度下很难稳定存在，它很容易转化为二氧化氮，由二氧化氮制取四氧化二氮，2NO2
故答案为：增大压强、降温；
（2）①图1是原电池，依据电流流向是从正极流向负极，c电极为正极，氧气得到电子发生还原反应，d电极为电池负极甲烷是电子发生还原反应，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导阳极生成的O2－离子，结合电子守恒写出电极反应为：CH4- 8e-+4O2－=CO2+2H2O；
答案为：正极； CH4- 8e-+4O2－=CO2+2H2O；
②如图2所示电解100mL0.5mol?L-1CuSO4溶液，发生的电解池反应为：2CuSO4+2H2O
答案为：4OH—- 4e-=2H2O+O2 ；1；ac；
（1）盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义．有些反应的反应热虽然无法直接测得，但可通过间接的方法测定．现根据下列3个热化学反应方程式：
Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g）△H=-24.8kJ•mol-1
3Fe2O3（s）+CO（g）═2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47.4kJ•mol-1
Fe3O4（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO2（g）△H=+640.5kJ•mol-1
写出CO气体还原FeO固体得到Fe 固体和CO2气体的热化学反应方程式：______．
（2）在压强为0.1MPa条件下，容积为V L某密闭容器中a mol CO与 2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）；CO的转化率与温度、压强的关系如图所示．①该反应的△H______0（填“＜”、“＞”或“=”）．
②在温度容积不变的情况下，向该密闭容器再增加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”）．
（3）实验室中配制AgNO3溶液时通常需要向其中加入______，目的是______； AgCl在水中存在沉淀溶解平衡：AgCl（s）═Ag+（aq）+Cl-（aq）．25℃时，现将足量AgCl分别放入：①100mL蒸馏水；②100mL 0.2mol•L-1AgNO3溶液；③100mL 0.1mol•L-1氯化镁溶液；④100mL 0.1mol•L-1氯化钠溶液．充分搅拌后，相同温度下Ag+浓度由大到小的顺序是______ （填写序号）．
正确答案
（1）①Fe2O3（s）+3CO（g）═2Fe（s）+3CO2（g）△H=-24.8kJ•mol-1
②3Fe2O3（s）+CO（g）═2Fe3O4（s）+CO2（g）△H=-47.4kJ•mol-1
③Fe3O4（s）+CO（g）═3FeO（s）+CO2（g）△H=+640.5kJ•mol-1
依据盖斯定律②+③×2得到6CO（g）+6FeO（s）═6Fe（s）+6CO2（g）△H=-1308kJ/mol；
故热化学方程式为：CO（g）+FeO（s）═Fe（s）+CO2（g）△H=-218.0kJ/mol；
故答案为：CO（g）+FeO（s）═Fe（s）+CO2（g）△H=-218.0kJ/mol；
（2）①图象分析，温度升高一氧化碳转化率减，平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向是放热反应，△H＜0，故答案为：＜；
②CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）；反应是气体体积减小的反应，再增加a mol CO与 2a mol H2，达到新平衡，相当于增大压强对平衡的影响，中等压强平衡正向进行，一氧化碳转化率增大，故答案为：增大；
（3）实验室中配制AgNO3溶液时通常需要向其中加硝酸抑制银离子的水解；AgCl在水中存在沉淀溶解平衡：AgCl（s）═Ag+（aq）+Cl-（aq）．相同温度下氯化银存在沉淀溶解平衡，AgCl（s）⇌c（Ag+）+c（Cl-）；温度不变溶度积常数不变，25℃时，现将足量AgCl分别放入：①100mL蒸馏水；②100mL 0.2mol•L-1AgNO3溶液中c（Ag+）=0.2mol/L；③100mL 0.1mol•L-1氯化镁溶液中，c（Cl-）=0.2mol/L；④100mL 0.1mol•L-1氯化钠溶液中c（Cl-）=0.1mol/L．充分搅拌后，Ag+浓度由大到小的顺序是②①④③；
故答案为：硝酸；抑制Ag+水解；②①④③．
已知：H2A的A2－可表示S2－、SO42—、SO32—、SiO32—或CO32—。
（1）常温下，向20 mL 0.2 mol·L－1 H2A溶液中滴加0.2 mol·L－1 NaOH溶液。有关微粒物质的量变化如下图（其中Ⅰ代表H2A，Ⅱ代表HA－，Ⅲ代表A2－）。请根据图示填空：
①当V（NaOH）＝20 mL时，溶液中离子浓度大小关系：________。
②等体积等浓度的NaOH溶液与H2A溶液混合后，其溶液中水的电离程度比纯水________（填“大”、“小”或“相等”），欲使NaHA溶液呈中性，可以向其中加入_______________________________________________________。
（2）有关H2A的钠盐的热化学方程式如下：
①Na2SO4（s）=Na2S（s）＋2O2（g） ΔH1＝＋1 011.0 kJ·mol－1
②2C（s）＋O2（g）=2CO（g） ΔH2＝－221.0 kJ·mol－1
则反应③Na2SO4（s）＋4C（s）=Na2S（s）＋4CO（g） ΔH3＝________ kJ·mol－1。工业上制备Na2S时往往还要加入过量的碳，同时还要通入空气，目的有两个，其一是利用碳与氧气反应放出的热，维持反应③所需温度；其二是________________________________________。
（3）若H2A为硫酸：t ℃时，pH＝2的稀硫酸和pH＝11的NaOH溶液等体积混合后溶液呈中性，则该温度下水的离子积常数KW＝________。
正确答案
（1）①c（Na＋）>c（HA－）>c（H＋）>c（A2－）>c（OH－） ②小 碱 （2）＋569.0 使硫酸钠得到充分还原（或提高Na2S产量） （3）10－13
（1）①由题图可知，当氢氧化钠溶液的体积为20 mL时，c（HA－）>
c（A2－）>c（H2A），则NaHA溶液中，HA－电离程度大于水解程度。②等体积等浓度的氢氧化钠溶液和H2A溶液混合，相当于得到NaHA溶液，由第①小问知，NaHA溶液显酸性，所以其水溶液中水的电离受到抑制，小于纯水的电离程度，向其中加入碱可使其呈中性。
（2）根据盖斯定律，由①＋②×2＝③可得ΔH3＝＋569.0 kJ·mol－1。
（3）根据KW的定义，KW＝c（H＋）·c（OH－），由于pH＝2的稀硫酸和pH＝11的氢氧化钠溶液等体积混合后溶液呈中性，即稀硫酸中的c（H＋）和氢氧化钠溶液中的c（OH－）都为10－2 mol·L－1，在t ℃时，氢氧化钠溶液中，c（H＋）＝
10－11 mol·L－1、c（OH－）＝10－2 mol·L－1，所以KW＝10－13。
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