- 焓变、反应热
- 共2059题
到目前为止，由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。
（1）化学反应中放出的热能（焓变，ΔH）与反应物和生成物的键能（E）有关。
已知：H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g) ΔH＝－185kJ/mol
E（H－H）＝436 kJ/mol，E（Cl－Cl）＝247 kJ/mol
则E（H－Cl）＝ ；
（2）已知：Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25kJ/mol
3 Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47kJ/mol
Fe3O4(s)＋CO(g)＝3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋19kJ/mol
请写出CO还原FeO的热化学方程式： ；
最近，又有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。一个电极通入空气，另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y2O3（Y：钇）的ZrO2（Zr：锆） 固体，它在高温下能传导O2-离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。
①电池的正极反应式为 ____ ；
②放电时固体电解质里的O2-离子的移动方向是向 极移动（填正或负）。
正确答案
（1） 434 kJ/mol (2分)
（2）FeO(s)＋CO(g)＝Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝－11 kJ/mol（2分）
（3）①O2+4e-=2O2- (2分) ②负 （1分）
试题分析：（1） 化学反应中放出的热能（焓变，ΔH）等于反应物的总键能之和与生成物的键能（E）之各的差值，计算出则E（H－Cl）＝434 kJ/mol；（2） 假设三个方程式分别为：①Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－25kJ/mol；②3 Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH＝－47kJ/mol； ③Fe3O4(s)＋CO(g)＝3FeO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋19kJ/mol；根据盖斯定律，FeO(s)＋CO(g)＝Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝？ kJ/mol，可以求出ΔH＝【①*3-②-③*2】/3=－11 kJ/mol；（3）①①电池的正极要发生得电子反应，故反应式为O2+4e-=2O2- ②在原电池中阴离子向负极移动；
氨在国民经济中占有重要地位。
（1）合成氨工业中，合成塔中每产生2molNH3，放出92.2 kJ热量。
①工业合成氨的热化学方程式是 。
②若起始时向容器内放入2molN2和6molH2，达平衡后放出的热量为Q，则Q（填“>”、“<”或“=”）_______184.4 kJ。
③已知：
1molN-H键断裂吸收的能量约等于 kJ。
（2）工业生产尿素的原理是以NH3和CO2为原料合成尿素[CO(NH2)2]，反应的化学方程式为2NH3(g)+CO2(g)
①焓变ΔH（填“>”、“<”或“=”）_______0。
（3）已知：
①N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH1＝＋180 kJ·mol－1
②N2(g)＋3H2(g)
③2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1
氨的催化氧化反应的热化学方程式为
正确答案
（1）①N2(g)+3H2(g)
②< ③391
（2）①< ②c(NH4+)增大，平衡正向移动 ③32%
（3）4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝- 906 kJ·mol－1
试题分析：（1）N2(g)+3H2(g)
2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)
据此判断:
①该反应的ΔH 0(填“>”或“<”)。
②在T2温度下,0～2 s内的平均反应速率v(N2)= 。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 (填代号)。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:
CH4(g)+2NO2(g)
2NO2(g)
写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式: 。
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为 。
正确答案
(1)①< ②0.025 mol/(L·s)
③
④bd
(2)①CH4(g)+N2O4(g)
②CO2+2H++2e-
(1)③温度越高反应速率越大,催化剂接触面积越大反应速率越大,反应到达平衡的时间越短。
④a.反应达到平衡状态时,各物质的反应速率不再变化,故错误。b.该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,相当于升高温度,当温度不变时,化学平衡常数不变,故正确。c.二氧化碳和一氧化氮的物质的量相等时,该反应不一定达到平衡状态,故错误。d.反应达到平衡状态时,各物质的质量分数不再发生变化,故正确。
(2)①将第一个方程式减第二个方程式得:
CH4(g)+N2O4(g)
②催化剂b表面上二氧化碳得电子和氢离子反应生成甲酸,所以发生的电极反应式为:
CO2+2H++2e-
金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨，其总反应为：
WO3 (s) + 3H2 (g)
请回答下列问题：
⑴上述反应的化学平衡常数表达式为___________________________。
⑵某温度下反应达平衡时，H2与水蒸气的体积比为2:3，则H2的平衡转化率为_____________________；随温度的升高，H2与水蒸气的体积比减小，则该反应为反应_____________________（填“吸热”或“放热”）。
⑶上述总反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如下表所示：
第一阶段反应的化学方程式为___________________________；580℃时，固体物质的主要成分为________；假设WO3完全转化为W，则三个阶段消耗H2物质的量之比为____________________________________。
⑷ 已知：温度过高时，WO2 (s)转变为WO2 (g)；
WO2 (s) + 2H2 (g) 
WO2 (g) + 2H2(g)
则WO2 (s)
⑸钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W (s) +2I2 (g)
a．灯管内的I2可循环使用
b．WI4在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上
c．WI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长
d．温度升高时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率减慢
正确答案
（1）
（3）2WO3+H2=W2O5+H2O； W2O5和WO2、 1:1:4；
（4）+203.9KJ.mol-1 （5） a、b。
试题分析：
（1）根据方程式可得。
（2）H2与水蒸气的体积比减小，说明反应正向移动，则正反应是吸热反应。
（3）由表格信息可知，第一阶段反应时：2WO3+H2=W2O5+H2O，主要成分为：W2O5和WO2。
（4）根据盖斯定律，ΔH ＝+203.9 KJ.mol-1
（5）a、碘单质易升华，可以重复使用。
b、WI4在灯丝上分解后可以重新沉淀。
(CN)2被称为拟卤素，它的阴离子CN-作为配体形成的配合物有重要用途。
⑴ HgCl2和Hg(CN)2反应可制得 (CN)2, 写出反应方程式。
⑵画出CN-、(CN)2的路易斯结构式。
⑶写出(CN)2 (g) 在O2 (g) 中燃烧的反应方程式。
⑷ 298 K下，(CN)2 (g) 的标准摩尔燃烧热为－1095 kJ mol－1，C2H2 (g) 的标准摩尔燃烧热为－1300 kJ mol－1，C2H2 (g) 的标准摩尔生成焓为227 kJ mol－1，H2O (l) 的标准摩尔生成焓为-286 kJ mol－1，计算 (CN)2 (g) 的标准摩尔生成焓。
⑸ (CN)2在300~500 oC形成具有一维双链结构的聚合物，画出该聚合物的结构。
⑹电镀厂向含氰化物的电镀废液中加入漂白粉以消除有毒的CN-，写出化学方程式（漂白粉用ClO－表示）。
正确答案
⑴HgCl2 + Hg(CN)2 = Hg2Cl2 + (CN)2
⑵
⑶(CN)2(g) + 2O2(g) = 2CO2(g) + N2(g)
⑷(CN)2(g) + 2O2(g) = 2CO2(g) + N2(g)
2ΔfHmy(CO2)－ΔfHmy[(CN)2] =－1095 kJ·mol－1
2ΔfHmy(CO2) =－1095 kJ·mol－1+ΔfHmy[(CN)2]
C2H2(g)+ 2.5O2(g)= 2CO2(g)+ H2O(l)
2ΔfHmy(CO2) +ΔfHmy(H2O) －ΔfHmy(C2H2) =－1300 kJ mol-1
2ΔfHmy(CO2) =－1300 kJ·mol－1+ 286kJ·mol－1+ 227 kJ mol－1
ΔfHmy[(CN)2] =" 1095" kJ·mol－1－1300 kJ·mol－1+ 286kJ·mol－1+ 227 kJ·mol－1
=" 308" kJ·mol－1
ΔfHmy[(CN)2] = 1095－1300+ 286+ 227 = 308（kJ mol－1）也可以。
⑸
⑹2CN－ + 5ClO－+ H2O = 2HCO3－+ N2 + 5Cl－ HCO3－写成CO32－也可
⑴根据题意，可以确定两种反应物和一种生成物[（CN）2]，利用元素守恒，则另一种物质为Hg2Cl2。
⑵CN－是N2的等电子体，根据N2的路易斯结构式，写出CN－的路易斯结构式；(CN)2分子有18个价电子，需要32个电子使每个原子都满足八电子结构，因此还差14个电子，需形成7个共价键。电负性大的N原子作为端点原子，所有的共振式中，只有有“∶N≡C－C≡N∶”是形式电荷最小的路易斯结构（也可以通过CN－的结构进行推测）。
本题在书写路易斯结构式时，应注意以下几个问题：
①结构式中每个原子都必须满足8电子结构，因此不足八电子的原子一定要通过添加孤对电子的方式使其满足；
②如果分子具有一定的空间构型，尽可能表示出来。
⑶(CN)2在燃烧时，C元素转化成CO2，N元素转化成N2，根据以上产物，可配平燃烧的化学方程式。
⑷标准摩尔燃烧热指的是一定温度下，1mol物质完全燃烧时的热效应，如“298 K下，(CN)2 (g) 的标准摩尔燃烧热为－1095 kJ·mol－1”可用如下热化学方程式表示出来：
(CN)2(g)+O2(g)＝CO2(g)+N2(g)；⊿Hm(1)="-1095" kJ/mol ……①
同理，“C2H2 (g) 的标准摩尔燃烧热为－1300 kJ/mol－1”即
C2H2(g)+3/2O2(g)＝CO2(g)+H2O(l)；⊿Hm(2)="-1300" kJ/mol ……②
(CN)2的标准摩尔生成热为一定温度下，由最稳定的单质生成每生成1 mol物质时的热效应，如“C2H2 (g) 的标准摩尔生成焓为227 kJ·mol－1”用热化学方程式表示为：
2C(石墨，s)+H2(g)＝C2H2(g)；⊿Hm(3)="227" kJ·mol－1 ……③
同理，“H2O (l) 的标准摩尔生成焓为-286 kJ/mol-1”即
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)；⊿Hm(3)="-286" kJ·mol－1 ……④
(CN)2的标准摩尔生成热即以下反应的热效应
2C(石墨，s)+N2(g)＝(CN)2(g)；⊿Hm ……⑤
根据盖斯定律，⑤式可由②＋③－①－④得，即：
ΔfHmy[(CN)2] =(1095-1300+ 286+ 227)kJ/mol= 308kJ/mol
⑸根据(CN)2的路易斯结构式，C、N三键“打开”形成C、N双键，碳碳相连形成双链结构。在书写高聚物的结构时，注意把构型表示出来。
⑹这是一个碱性条件下的次氯酸根氧化CN-的氧化还原方程式的书写，可使用离子－电子法进行配平：
氧化反应：2CN－+12OH－－10e-→2CO32-+N2+6H2O ……①
还原反应：ClO-+H2O+2e-→Cl-+2OH- ……②
①＋②×5，即：
2CN－ + 5ClO－+ 2OH－= 2CO3－+ N2 + 5Cl－ + H2O
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