- 焓变、反应热
- 共2059题
对大气污染物SO2、NOx进行研究具有重要环保意义。请回答下列问题:
(1)为减少SO2的排放,常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+O2(g)=H2 O(g) △H=-241.8kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ·mol-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式: 。
(2)已知汽缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H
0,若1.0 mol空气含0.80 mol N2和0.20 mol O2,1300oC时在1.0 L密闭容器内经过5s反应达到平衡,测得NO为8.0×10-4 mol。
①5s内该反应的平均速率ν(NO) = (保留2位有效数字);在1300oC 时,该反应的平
衡常数表达式K= 。
②汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是 。
(3)汽车尾气中NO和CO的转化。当催化剂质量一定时,增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时,反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) 中,NO的浓度
c(NO)随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。
①该反应的△H 0 (填“>”或“<”)。
②若催化剂的表面积S1>S2,在右图中画出c(NO) 在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线(并作相应标注)。
正确答案
(1)C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) △H=+131.3kJ·mol-1 (3分,化学式、状态错误0分;焓变数值、单位错漏扣1分;计量数用分数表示与焓变相匹配也给分)
(2)①1.6×10-4 mol/(L·s)(2分,单位或有效数字错漏扣1分);(2分)
② 温度升高,反应速度加快(2分),平衡向右移动(2分)
(3)① <(2分) ②见图:(3分,其中曲线2分,标注1分)
试题分析:(1)已知:①H2(g)+O2(g)=H2 O(g) △H=-241.8kJ·mol-1,②C(s)+
O2(g)=CO(g) △H=-110.5kJ·mol-1,则根据盖斯定律可知②-①即得到热化学方程式C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g),所以该反应的反应热△H=-110.5kJ·mol-1+241.8kJ·mol-1=+131.3kJ·mol-1。
(2)①1300oC时在1.0 L密闭容器内经过5s反应达到平衡,测得NO为8.0×10-4 mol,则反应中生成NO的浓度是8.0×10-4 mol/L,因此5s内该反应的平均速率ν(NO)=8.0×10-4 mol/L÷5s=1.6×10-4 mol/(L·s)。化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据方程式N2(g)+O2(g)2NO(g)可知,该温度下该反应的平衡常数表达式K=
。
②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H
0,这说明该反应是吸热反应。升高温度,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,因此NO的排放量增大。
(3)①根据图像可知,在固体催化剂的表面积不变的情况下,温度为T2的曲线首先达到平衡状态。温度高反应速率快,到达平衡的时间少。因此温度是T2>T1。但温度高平衡时NO的浓度大,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应,即△H<0。
②当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率,但催化剂不能改变平衡状态。所以若催化剂的表面积S1>S2,则在温度为T1时,达到平衡的时间增加,但平衡状态不变,因此图像为。
(1)医疗上常用浓度为75%的某有机物水溶液作皮肤消毒液。该有机物的结构简式是 。
(2)一定条件下,0.1mol氨气与氧气反应生成两种无毒气体,放出31.67kJ热量。写出核反应的热化学方程式: 。
(3)现有固体X,可能含有Cu、SiO2、KNO3、NH4Cl中的一种或几种。为了探究其成分,某学习小组取该样品进行如下实验(部分产物已略去)。
①步骤I中发生反应的离子方程式为 。
②20.00gX中Cu的质量分数为 。
③为进一步确定固体X的组成,常温下,学习小组另取固体X加水,充分搅拌后过滤,测得滤液的pH<7。他们判断一定有NH4Cl,理由是 。
(4)工业上常用电渗析法生产HI,其模拟实验如图。写出阴极的电极反应式: 。
正确答案
(15分)(1)CH3CH2OH(2分)
(2)4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=—1266.8kJ•mol—1(3分)
(3)①3Cu+8H++2NO3—=3Cu2++2NO↑+4H2O(3分)
②4.8%(3分)
③NH4Cl中NH4+发生水解反应,使溶液呈酸性(或写出正确的水解方程式)(2分)
(4)Ix+xe—=xI—(2分)
试题分析:(1)75%的乙醇溶液常用于医疗消毒,乙醇的结构简式为CH3CH2OH;(2)根据题意,1/10NH3(g)+3/40O2(g)=1/20N2(g)+3/20H2O(g) △H=—31.67kJ•mol—1,或者4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) △H=—1266.8kJ•mol—1;(3)①步骤I中铜与硝酸钾在酸性条件下发生氧化还原反应,由电子、电荷、原子守恒可得反应式3Cu+8H++2NO3—=3Cu2++2NO↑+4H2O;②由V/Vm可知n(NO)=224×10—3L÷22.4L•mol—1=0.01mol,由反应式可知,n(Cu)=3/2n(NO)=0.015mol,由n•M可知,m(Cu)=0.015mol×64g/mol=0.96g,则X中Cu的质量分数为0.96g÷20.00g×100%=4.8%;③NH4Cl中NH4+发生水解反应,使溶液呈酸性,KNO3不能水解,其溶液呈中性,铜和二氧化硅难溶于水;(4)阴极发生还原反应,读图可知,阴极反应式为Ix+xe—=xI—,阴极产物与移向阴极的H+结合生成HI;阳极反应式为2Ix——2e—=xI2。
(10分) I.已知下列三个热化学方程式
①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
③C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ·mol-1
写出表示碳不完全燃烧生成CO的热化学方程式。__________;
II. 氨气溶于水得到氨水,在25℃下,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,则用含a和b的代数式表示出该混合溶液中氨水的电离平衡常数 。
III.下列5种有机化合物:水杨酸( )、苯酚( )、乙醛(CH3CHO)、乙酸(CH3COOH)、乙醇(CH3CH2OH)。
①其中能与Na2CO3溶液反应,但不能与FeCl3溶液发生显色反应的是 。(填化学式)
②其中能与FeCl3溶液发生显色反应,但不能与NaHCO3溶液反应的是 。(填化学式)
③写出水杨酸与金属钠反应的化学方程式 。
正确答案
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-110.8 kJ·mol-1(2分)
II.K=(2分)III.①乙酸(CH3COOH )②苯酚(
)
I.根据盖斯定律可知,①+③即得到C(s)+O2(g)==="CO(g)" ,所以反应热是△H=-241.8 kJ·mol-1+131 kJ·mol-1=-110.8 kJ·mol-1。
II.反应后显中性,说明氨水过量。剩余氨水的浓度是,根据电荷守恒可知,溶液中NH4+浓度是
、OH-浓度是10-7mol/L,所以氨水的电离平衡常数为.K=
=
。
III.考查常见官能团的性质。
①能与Na2CO3溶液反应,但不能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有羧基,但不能含有酚羟基,所以应该是乙酸。
②能与FeCl3溶液发生显色反应,但不能与NaHCO3溶液反应,说明含有酚羟基,但没有羧基,所以应该是苯酚。
(Ⅰ)甲醇燃料电池(DNFC)被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。
(1)25℃、101 kPa时,1 mol CH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物放出热量726.51 kJ/mol,则甲醇燃烧的热化学方程式为: 。
(2)甲醇燃料电池的结构示意图如下。甲醇进入 极(填“正”或“负”),写出该极的电极反应式 。
(Ⅱ)铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极隔板是惰性材料,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O,请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):
(1)放电时:正极的电极反应式是 电解液中H2SO4的浓度将变 ;
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按右图连接,电解一段时间后,则在A电极上生成 B电极上生成 。
正确答案
(Ⅰ)(1)CH3OH(l) + 3/2 O2(g)= CO2(g) + 2H2O(l) △H ="-726.51" kJ/mol
(2)负 CH3OH + H2O -6 e-= CO2+ 6 H+
(Ⅱ)(1)PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 小 (2)Pb PbO2
试题分析:(Ⅰ)(1)1molCH3OH完全燃烧生成稳定的氧化物为气态二氧化碳和液态水,放出热量726.51kJ/mol,以此书写热化学方程式;(2)甲醇燃料电池中,甲醇为负极,电解质为酸,甲醇失去电子生成二氧化碳;(Ⅱ)(1)电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO2-42PbSO4+2H2O,写出电极反应为:负极电解反应:Pb-2e-+SO42-=PbSO4 ,正极电极反应:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O,放电时:正极的电极反应式是PbO2+2e-+4H++2SO42-=PbSO4+2H2O;电解液中H2SO4的浓度将减少;当外电路通过1mol电子时,依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加;(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,电极上是析出的PbSO4,若按题右图连接B为阳极应是失去电子发生氧化反应,A为阴极是得到电子发生还原反应,实质是电解反应,B电极上发生反应为:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++2SO42-,A电极发生反应为:PbSO4=Pb-2e-+SO42-,所以A电极上生成Pb;B极生成PbO2,此时铅蓄电池的正负极的极性将对换。
形成1molC-H键放出415kJ能量,则使1molCH4变成氢原子和碳原子需要______(吸、放)热______kJ.
正确答案
分子断键形成原子要吸热,1molCH4中含有4molC-H,形成1molC-H键放出415kJ能量,所以1molCH4变成氢原子和碳原子需要吸收的热量为415kJ×4=1660KJ,
故答案为:吸;1660.
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