- 焓变、反应热
- 共2059题
碳、氮和铝的单质及其化合物在工农业生产和生活中有重要作用。
（1）真空碳热还原一氯化法可实现由铝矿制备金属铝，其相关的热化学方程式如下：
2Al2O3（s）+ 2AlCl3（g）+ 6C（s）＝6AlCl（g）+ 6CO（g）；△H＝ a kJ•mol-1
3AlCl（g）＝ 2Al（l）+ AlCl3（g）；△H＝ b kJ•mol-1
反应Al2O3（s）+ 3C（s）＝ 2Al（l）+ 3CO（g）的△H＝ kJ•mol-1
（用含a、b的代数式表示）。
（2）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C（s）+ 2NO（g）
①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）= ，T1℃时，该反应的平衡常数K=
②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是 （填字母编号）
a．通入一定量的NO b．加入一定量的活性炭
c．加入合适的催化剂 d．适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：1，则Q 0（填“＞”或“＜”）。
④在恒容绝热条件下，能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是 （填选项编号）
a．单位时间内生成2nmol NO（g）的同时消耗nmol CO2（g）
b．反应体系的温度不再发生改变
c．混合气体的密度不再发生改变
正确答案
（1）
（2）① 0．032 mol/(L·min) （1分） 0．25（2分）
② a d （2分，多选错选不给分，漏选给1分）
③ ＜（2分）
④ b c （2分，多选错选不给分，漏选给1分）
试题分析：（1）根据盖斯定律，反应Al2O3（s）+ 3C（s）＝ 2Al（l）+ 3CO（g）可有方程式（1）×1/2+（2）得，因此代入相对应焓变值，得a/2+b；（2）①0～10min内，NO的平均反应速率v（NO）=（1-0．68）/10=0．032 mol/(L·min)，T1℃时，在20min时各组分浓度不再发生变化，说明反应达到平衡，可得平衡常数为（0．25×0．25）/0．52=0．25；②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，各组分浓度都增加，可能是缩小体积或增加NO，加入碳是固体，或加入催化剂，平衡不移动，因此选ad；③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3：1：1，相对原来的2:1：1，平衡向左移动，NO的量增加，根据升高温度，平衡向吸热反应方向移动，正反应是放热反应，Q<0，④在恒容绝热条件下，能判断该反应一定达到化学平衡状态，a．单位时间内生成2nmol NO（g），反应向逆反应方向进行，消耗nmol CO2（g），也是向逆向进行，不能表示平衡，错误；b．反应体系的温度不再发生改变，因为是绝热体系，所以当温度不再改变时，表示达到平衡，正确； c．混合气体的密度不再发生改变，体积不变，但碳是固体，当气体质量不再改变时，也就是密度不变，达到平衡，正确。
（11分）在汽车上安装三效催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NOx、碳氢化合物）进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。
（1）已知：N2(g)+ O2(g)="2NO(g)" △H="+180.5" kJ·mol－1
2C(s)+ O2(g)="2CO(g) " △H=－221.0 kJ·mol－1
C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H=－393.5 kJ·mol－1
①尾气转化的反应之一：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H＝ 。
②已知：N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol—1、497 kJ·mol—1，则NO分子中化学键的键能为 kJ·mol—1。
（2）某研究性学习小组在技术人员的指导下，在某温度时，按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：
①前3s内的平均反应速率v (N2) = _________________________。
②在该温度下，反应的平衡常数K = 。（只写出计算结果）
③该可逆反应△S 0（填“>”、“<”或“＝”），在_______________（填“高温”、“低温”或“任何温度”）下能自发进行。
（3）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是
正确答案
（1）①-746.5 kJ·mol－1 （2分） ②631.25（2分）
（2）①1.42×10－4 mol/(L·s) （2分） ②5000（2分） ③＜，低温（2分，各1分）
（3）B （1分）
（1）①按顺序将三个热化学方程式编号为①②③，根据盖斯定律③×2-①-②可得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H＝-746.5 kJ·mol－1。
②631.25
（2）①v (N2) =v (NO) = ×
②反应至4s达平衡，此时
c（N2）=△c（NO）=×（10.0×10－4 mol·L－1-1.00×10－4 mol·L－1）=4.50×10－4 mol·L－1
c（CO2）=△c（NO）=10.0×10－4 mol·L－1-1.00×10－4 mol·L－1=9.00×10－4 mol·L－1
故化学平衡常数为：K=
==5000L·mol－1。
（3）该燃料电池的正极反应为：O2+4e－=2O2－，生成的O2－由b极向a极迁移，在a极参与负极反应：CO+O2—―2e-＝CO2，故B项错误。
炭火炉内炭燃烧至炽热时，在往炉膛内的热炭上喷洒少量水的瞬间，炉火更旺，这是因为
___________。如果烧去同量的炭，喷洒过水和未喷洒过水的炭火炉相比，放出的总能量__________（填“相同”或“不同”），原因是________________________。
正确答案
生成的水煤气（CO和H2）燃烧，使得瞬间炉火更旺；相同；化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体反应进行的途径无关
（16分）汽车尾气中的CO、NOX已经成为大气的主要污染物，使用稀土等催化剂能将CO、NOX、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。
（1）已知：N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H1 ①
2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) △H2 ②
C(s)＋O2(g)＝CO2(g) △H3 ③
写出NO与CO催化转化成N2和CO2的热化学方程式（反应热用△H1、△H2、△H3表示）： 。
（2）在容积相同的两个密闭容器内（装有等量的某种催化剂），分别充入同量的NOx及C3H6，在不同温度下，同时发生以下反应：
18NO(g)＋2C3H6(g)
18NO2(g)＋4C3H6(g)
并分别在t秒时测定其中NOX的转化率，绘得图像如下图所示：
① 从图中可以得出的结论是
结论一：相同温度下， 。
结论二： 。
② 上述NO2和C3H6反应达平衡后，可提高NO2
转化率的措施有 。（填编号）
（3）CO的中毒是由于CO与血液中血红蛋白的血红素
部分反应生成碳氧血红蛋白（Hb·CO），在37℃时：CO＋Hb·O2
实验表明，Hb·CO的浓度即使只有Hb·O2浓度的2%，也可造成人的智力损伤。抽烟后，测得平衡时人体肺部的空气中CO和O2的浓度分别为10－6 mol·L－1和10－2 mol·L－1。请问，抽烟会造成人的智力损伤吗？（写出计算过程）
正确答案
（16分）
（1）2NO(g)＋2CO(g)＝N2(g)＋2CO2(g) △H＝2△H3
（4分；方程式、反应热各2分，配平正确但状态无写或标注错误扣1分）
（2）① 结论一： NO转化率比NO2的低 （2分）
结论二：在250°C～450°C时，NOX转化率随温度升高而增大，450°C～600°C时NOX转化率随温度升高而减小 （2分；其他合理答案也给分）
② BC （3分；只答对一个得1分，错选不给分）
（3）（5分） 肺部CO和O2的浓度分别为10－6 mol·L－1和10－2 mol·L－1，
故：抽烟会造成人的智力损伤。 （1分）
试题分析：（1）根据盖斯定律，目标方程式=③×2-①-②，所以所求热化学方程式为
2NO(g)＋2CO(g)＝N2(g)＋2CO2(g) △H＝2△H3
（2）① 从图中可以看到，二氧化氮的转化率曲线在NO转化率曲线的上方，所以得出的结论是，相同温度时，NO转化率比NO2的低；结论二：从曲线的变化情况可知，在250°C～450°C时，NOX转化率随温度升高而增大，450°C～600°C时NOX转化率随温度升高而减小；同时也可以说明，温度升高NOX转化率降低，则NOX转化反应是放热反应；
②A、加入催化剂，只能加快反应速率，不能改变平衡，所以二氧化氮的转化率不会提高，错误；B、有①的分析知该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，二氧化氮的转化率提高，正确；C、分离出水蒸气，使生成物浓度降低，平衡正向移动，提高二氧化氮的转化率，正确；D、增大压强，平衡逆向移动，二氧化氮的转化率降低，错误，答案选BC；
（3）由K=220可知，220=c(O2)c(Hb·CO)/ c(Hb·O2) c(CO)，CO和O2的浓度分别为10－6 mol·L－1和10－2 mol·L－1。所以c(Hb·CO)/ c(Hb·O2)=220×10－6 mol·L－1/10－2 mol·L－1=2.2%>2%，所以抽烟会造成人的智力损伤。
研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
（1）NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为 。
利用反应6NO2＋ 8NH37N2＋12 H2O也可处理NO2。当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是 L。
（2）已知：2SO2（g）+O2（g）
2NO（g）+O2（g）
则反应NO2（g）+SO2（g）
一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a．体系压强保持不变 b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变 d．每消耗1 mol SO3的同时生成1 molNO2
该温度下，此反应的平衡常数表达式K= 。
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H2（g）
正确答案
（16分）（除注明的3分外，其余每空2分，共16分）
（1）3NO2＋H2O=NO＋2HNO3（3分）；6.72
（2）－41.8；b； K=c(SO3).c(NO）/c(NO2）.c(SO2) （3分）
（3）< 在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失。
试题分析：（1）NO2用水吸收，反应方式为：3NO2＋H2O=NO＋2HNO3；在6NO2＋ 8NH37N2＋12 H2O反应中，NO2 化合价由+4→0，得到4e-，现在转移1.2mole-，即NO2 得到1.2mole-，所以n(NO2 )=1.2mol/4=0.3mol，所以标况下V（NO2）=0.3mol×22.4L/mol=6.72L。
（2）反应NO2（g）+SO2（g）
（3）由图像可知，压强相同时，温度越大，CO的平衡转化率越小，所以升温对正反应不利，正反应是个放热反应，ΔH<0；再由图像可知，当温度为250℃压强为1.3×104kPa左右时，CO的平衡转化率已经很高，再增大压强，转化率增大不多，所以没必要再加压增大成本了。
扫码查看完整答案与解析