- 焓变、反应热
- 共2059题
2013年12月15日4时搭载长征系列火箭的“玉兔号”顺利驶抵月球表面，实现了五星红旗耀月球的创举。火箭升空需要高能燃料，通常用肼（N2H4）作燃料，N2O4做氧化剂。请回答下列问题：
（1）已知：N2(g) + 2O2(g) ="=" 2NO2(g) ΔH= + 67.7kJ·mol-1
N2H4(g) + O2（g）="=" N2(g) + 2H2O(g) ΔH= - 534.0kJ·mol-1
2NO2(g) 
写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式： ；
（2）工业上用次氯酸钠与过量的氨气反应制备肼，该反应的化学方程式为： ；
（3）工业上可以用下列反应原理制备氨气：
2N2(g)+6H2O(l)
①已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图，则此反应的 Q 0 （填“＞”“＜”或“=”）。
②若起始加入氮气和水，15分钟后，反应达到平衡，此时NH3的浓度为0.3mol/L，则用氧气表示的反应速率为 。
③常温下，如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时， （选填编号）.
E．若向容器中继续加入N2，N2的转化率将增大
（4）最近华南理工大提出利用电解法制H2O2并以此处理废氨水，装置如图。
①为不影响H2O2的产量，需要向废氨水加入适量硝酸调节溶液的pH约为5，则所得废氨水溶液中c(NH4+) c(NO3-)（填“＞”“＜”或“=”）；
②Ir—Ru惰性电极有吸附O2作用，该电极的电极反应为 ；
③理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH3·H2O的物质的量为 。
正确答案
（1）2N2H4(g) + N2O4(g)=3N2(g) + 4H2O(g) ΔH=－1083.0 kJ·mol-1（3分）
（2）NaClO + 2 NH3 =N2H4 + NaCl + H2O （2分）
（3）① ＞（2分）② 0.015mol·L-1·min-1（2分）
③ ABC（3分，少选一个扣1分，错选不得分）
（4）①＜ ②O2+2H++2e- =H2O2 ③1mol （毎空各2分）
试题分析：（1）①N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）△H=+67.7kJ•mol-1
②N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）△H=-534.0kJ•mol-1
③2NO2（g）═N2O4（g）△H=-52.7kJ•mol-1
依据盖斯定律②-（①+③）得到2N2H4（g）+N2O4（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H="-1" 083.0 kJ•mol-1。
（2）次氯酸钠与过量的氨反应制备肼氨气被氧化为肼，本身被还原为氯离子，结合原子守恒配平写出化学方程式为：NaClO+2NH3═N2H4+NaCl+H2O
（3）①根据图中曲线可以看出，随着温度升高，平衡常数K逐渐增大，说明温度升高，平衡向正反应方向移动，∆H>0。
②v(O2)=3/4v(NH3)=3/4×0.3mol/L÷15min= 0.015mol·L-1·min-1。
③A、当反应达到平衡时，各物质的物质的量不变，所以容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，正确；B、化学反应速率之比等于系数之比，所以v（N2）/v（O2）=2∶3，正确；C、当反应达到平衡时，气体的质量和体积不再变化，所以容器中气体的密度不随时间而变化，正确；D、因为密闭容器的体积保持不变，所以通入稀有气体，原气体浓度不变，则反应速率不变，错误；E、若向容器中继续加入N2，N2的转化率将减小，错误。
（4）①，根据电荷守恒可得：c(NH4+)+c(H+)=C(NO3‾)+c(OH‾)，因为溶液的pH为5，则c(H+)>c(OH‾)，所以c(NH4+)
②因为溶液的pH为5，含有较多H+，根据题意和图可知O2在H+存在的情况下得电子生成H2O2，电极方程式为：O2+2H++2e- =H2O2
③根据示意图可知NH3·H2O被氧化为N2，根据化合价的变化，NH3·H2O ~ 3e‾，所以理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH3·H2O的物质的量为1mol。
碳及其化合物有广泛的用途。
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为
C(s)＋H2O(g)
以上反应达到平衡后，在体积不变的条件下，以下措施有利于提高H2O的平衡转化率的是________。(填序号)
(2)已知：C(s)＋CO2(g)
(3)CO与H2在一定条件下可反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)
若用该电池提供的电能电解60 mL NaCl溶液，设有0.01 mol CH3OH完全放电，NaCl足量，且电解产生的Cl2全部逸出，电解前后忽略溶液体积的变化，则电解结束后所得溶液的pH＝________。
(4)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0 L的恒容密闭容器中，发生以下反应：CO(g)＋H2O(g)
通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字)________。改变反应的某一条件，反应进行到t min时，测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示)__________________________
(5)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为N2(g)＋3H2(g)
请回答下列问题：
①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为________________________________。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高，其他条件相同，请在图乙中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。
正确答案
(1)AD
(2)－41.2 kJ·mol－1
(3)CH3OH(g)＋H2O－6e－=CO2＋6H＋ 14
(4)K＝
(5)①使用催化剂
②
(1)该反应为吸热反应，升高温度，平衡向右移动，反应物平衡转化率升高，A项正确；增加固体反应物的量不会引起平衡的移动，B项错误；催化剂不能使平衡移动，C项错误；生成物浓度降低，平衡向正反应方向移动，反应物平衡转化率升高，D项正确。(2)根据盖斯定律，方程式C(s)＋H2O(g)
(4)由题目所给数据可知：
CO(g) ＋ H2O(l)CO2(g) ＋ H2(g)
起始量 2.0 mol 1.0 mol 0 0
转化的量 0.4 mol 0.4 mol 0.4 mol 0.4 mol
平衡量 1.6 mol 0.6 mol 0.4 mol 0.4 mol
平衡浓度 0.8 mol/L 0.3 mol/L 0.2 mol/L 0.2 mol/L
则K＝
运用化学反应原理知识在工业生产中有重要意义。
（1） 工业生产可以用NH3(g)与CO2(g)经两步反应生成尿素，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）工业生产中用CO可以合成甲醇CO(g)＋2H2(g) 
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”)。
（3）工业生产中用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____ ______。
（4）工业生产中用氨水吸收SO2
若将等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应，写出该反应的离子方程式 ，所得溶液呈 性。
正确答案
（1）2NH3(g)＋CO2(g)=CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－134 kJ·mol－1
（2）①小于 ②(V/a)2 ③增大
（3）①SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42- ②HSO3-＋H2O－2e－=SO42-＋3H＋
（4）SO2 + NH3+H2O= NH4++HSO3— 酸性(1分)
试题分析：（1）由图示可知，两步反应的完成的热效应与一步完成的热效应是相同的，将两个反应相加可得2NH3(g)＋CO2(g)=CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝－134 kJ·mol－1。
（2）①根据化学方程式CO(g)＋2H2(g)
②根据“三段式”进行计算，CO(g)＋2H2(g)
初始浓度（mol•L‾1） a/V 2a/V 0
转化浓度（mol•L‾1） a/2V a/V a/2V
平衡浓度（mol•L‾1） a/2V a/V a/2V
所以K=a/2V÷[a/2V×(a/V)2]= (V/a)2
在其它条件不变的情况下，再增加a mol CO和2a molH2，容器内压强增大，平衡向右移动，CO的转化率增大。
（3）①原电池负极发生氧化反应，SO2失去电子生成SO42‾，配平得电极方程式：SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SO42-
②HSO3‾在电解池的阳极发生氧化反应，失去电子转化为SO42‾：HSO3-＋H2O－2e－=SO42-＋3H＋
（4）等物质的量的SO2与NH3溶于水充分反应，生成NH4HSO3，离子方程式为：SO2 + NH3+H2O=NH4++HSO3— ，NH4HSO3为酸式盐，在溶液中电离出H+，使溶液显酸性。
氨有着广泛的用途，可用于化肥、硝酸、合成纤维等工业生产。
（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生反应可生成氨气：
该反应在固定体积的密闭容器中进行，有关说法正确的是_____________（填序号字母）。
（2）液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨在燃烧试验机中相关的反应有：
请写出上述三个反应中
（3）工业制硝酸的主要反应是：
①升高温度，反应的K值减小，则Q______（填“>”、“<”或“＝”）0。
②若反应起始的物质的量相同，下列关系图错误的是________（填序号）。
③在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的浓度如下表：
反应在第2 min到第4 min时，O2的平均反应速率为________。
反应在第2 min时改变了条件，改变的条件可能是______________________________。
该条件下，反应的平衡常数K＝________。
正确答案
（1）CD（2分）
（2）△H3＝（3△H1+2△H2）/5（2分）
（3）①<（2分） ②AC（2分）
③0.75 mol·L－1·min－1（2分） 使用催化剂或升高温度（2分） 3.0（2分）
试题分析：（1）反应处于平衡状态时，体系中各组分的浓度不变，与c（NH3）·c（O2）和c（NO）·c（H2O）是否相等无关；反应达到平衡后，则一定有3v正（NH3）＝2v逆（H2O）；反应前后气体的物质的量不相等，总压不变，可说明反应已达平衡；反应达到平衡后，混合气体的质量保持不变，说明反应已达平衡。（2）第三个反应中无NO，①×3+②×2可消去NO，然后除以5就可由①②两式得到③式。即：△H3＝（3△H1+2△H2）/5。（3）①反应的K值减小，证明升温平衡逆向移动，因而正反应放热，Q<0。②温度升高，平衡逆向移动，NH3的含量增大，H2O的含量降低，A、C错误；压强增大，反应速率加快，平衡逆向移动，NO的含量降低，B正确；加入催化剂，反应速率加快，平衡不移动，D正确。③第2 min到第4 min，NH3的浓度变化了1.2 mol·L－1，因而O2的浓度变化了1.2mol·L－1 ×5÷4＝1.5 mol·L－1，其平均反应速率为0.75 mol·L－1·min－1。根据物质之间的浓度关系，不可能是加入了物质或减小了体积，但反应速率确实加快了，因而可能是使用了催化剂或升高了温度。由于第4 min到第6 min，反应混合物的浓度不再变化，因而已经达到平衡，将相关数据代入K＝
捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)
反应Ⅱ：NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g)
反应Ⅲ：(NH4)2CO3 (aq) + H2O (l)+ CO2 (g)
请回答下列问题：
（1）△H1与△H2、△H3之间的关系是：△H3= 。
（2）为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2气体效率的影响，在温度为T1、T2、T3、T4、T5的条件下，将等体积等浓度的(NH4)2CO3溶液分别置于等体积的密闭容器中，并充入等量的CO2气体，经过相同时间测得容器中CO2气体的浓度，得趋势图（下图1）。则：
①△H3______0 (填“＞”、“=”或“＜”)。
②温度高于T3，不利于CO2的捕获，原因是 。
③反应Ⅲ在温度为K1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如下图2所示。当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到K2，并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化趋势曲线。
（3）利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有（写出1个） 。
（4）下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是 。
A．NH4Cl B．Na2CO3 C．HOCH2CH2OH D．HOCH2CH2NH2
正确答案
（1）2△H2—△H1 （3分）
（2）① ＜ （3分）
②T3时，化学反应到达平衡状态。由于正反应是放热反应，当温度高于T3，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2的捕获。 （3分）
③（3分）如图
（3）降低温度（或增加CO2浓度或压强) （2分）
（4）BD （2分，选对1个得1分，错选1个得0分）
试题分析：（1）根据已知方程式和盖斯定律，反应III的方程式可由②×2—①得，所以△H3 =2△H2—△H1 。
（2）①图1表示的是反应物CO2的浓度随着反应温度的升高而呈现出的先下降后上升的趋势。由于温度不同反应达到平衡的时间不同，温度升高反应速率增大，所以达到平衡的的时间缩短。因此在该测定的反应时间内，部分达到平衡部分未达到平衡。图中温度高于T3 时，CO2的浓度开始上升，说明反应已达到平衡，再升高温度反应逆向移动导致反应物CO2的浓度增大。温度升高是反应逆向移动，说明该正反应为放热反应，△H3<0。
②根据上述分析，T3 时，在该测定时间内反应已经达到平衡状态，由于正反应是放热反应，当温度高于T3，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2的捕获。
③图2可以看出，随着反应的进行，溶液的PH值逐渐下降，平衡时趋于不变。由此可以得出正反应会使PH值降低，若反应逆向进行，则PH升高。所以若反应时间到达t1时升高温度，则反应的化学平衡逆向移动，溶液的PH值会升高，重新达到平衡后PH值趋于不变，该图像如图所示
（3）据上述分析，正反应是放热反应，所以可以适当降低温度，是平衡你正向移动，提高CO2的吸收量。而CO2是反应中唯一的气体，也可以通过增大压强或是CO2气体浓度使平衡正向移动从而增大CO2的吸收量。
（4）要能做CO2的捕获剂，则要能够和CO2反应，所以选项中可以和CO2反应的物质只能选BD。
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