- 焓变、反应热
- 共2059题
(14分)2013年12月2日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空，进一步向广寒宫探索。“长征三号甲”是三级液体助推火箭，一、二级为常规燃料，常规燃料通常指以肼（N2H4）为燃料，以二氧化氮做氧化剂。
Ⅰ．常规燃料通常指以肼（N2H4）为燃料，以二氧化氮做氧化剂。但有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂，反应释放的能量更大（两者反应生成氮气和氟化氢气体）。
已知：①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H = －543kJ·mol－1
②
③H2(g)+
请写出肼和氟气反应的热化学方程式：_____________________________。
Ⅱ．氧化剂二氧化氮可由NO和 O2生成，已知在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：
2NO(g)＋O2(g)
（1）已知：K800℃>K1000℃，则该反应的ΔH ______0（填“大于”或“小于”），用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率为__________。
（2)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
A．容器内颜色保持不变 B． 2v逆(NO)＝v正(O2)
C．容器内压强保持不变 D．容器内密度保持不变
（3)为使该反应的速率增大，提高NO的转化率，且平衡向正反应方向移动应采取的措施有 。
（4）在上述条件下，计算通入2 mol NO和1 mol O2的平衡常数K＝______________。
（5）在上述条件下，若开始通入的是0.2 mol NO2气体，达到化学平衡时，则NO2的转化率为 。
正确答案
Ⅰ．N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g) △H=－1135kJ·mol－1
Ⅱ．(1) 小于；0.015 mol/(L·s)；（2) A 、C;（3）通入氧气、增大压强；（4）720 ；（5）25%
试题分析：Ⅰ①+②×4－③×2整理可得N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF(g) △H=－1135kJ·mol－1 ；Ⅱ（1）由已知条件可知升高温度化学平衡常数减小，说明升高温度门牌号逆向移动。根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应，即ΔH<0。从0～2 s内用O2表示该反应的平均速率为v(O2)= (0.100－0.040)mol÷2L÷2s="0.015" mol/(L·s);(2)A．因为反应是在恒容的密闭容器中发生的，只有NO2是红棕色，其它气体都是无色的，若容器内颜色保持不变，说明各种气体的物质的量不变，而反应是个反应前后气体体积不等的反应，所以可证明反应达到平衡状态。正确。B．在任何时刻都存在关系：2v逆(NO)＝v正(O2)。因此不能证明反应达到平衡状态。错误。C．由于反应是个反应前后气体体积不等的反应，若未达到平衡，则容器内气体的压强就会发生变化，所以容器内压强保持不变，则该反应达到了平衡状态。正确。D．在反应前后气体的质量不变，容器的容积也不变，所以任何时刻容器内气体的密度都保持不变。故不可作为判断平衡的标志。错误。选项为A、C。（3)为使该反应的速率增大，提高NO的转化率，且平衡向正反应方向移动应采取的措施有通入氧气来增大氧气的浓度或增大体系的压强的方法；（4）在上述体系中化学反应平衡常数为
由N2和H2合成1molNH3时可放出46.2kJ/mol的热量．从手册上查出N≡N键的键能是948.9kJ/mol，H-H键的键能是436.0kJ/mol，则N-H键的键能是______kJ/mol．
正确答案
N2和H2合成NH3的方程式为：N2+3H2
1molN2和3molH2反应断裂化学键需要吸收的能量为：1mol×948.9kJ•mol-1+3×436.0kJ•mol-1=2256.9kJ，
N-H键的键能为x，形成2molNH3需要形成6molN-H键，则形成6molN-H键放出的能量为6x，
则2256.9-6×x=-92.4kJ/mol，解得x=391.55kJ/mol，
故答案为：391.55．
研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）将CO2与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
①已知：Fe2O3(s) + 3C(石墨) =" 2Fe(s)" + 3CO(g) △H 1 =" +489.0" kJ·mol－1
C(石墨) +CO2(g) = 2CO(g) △H 2 =" +173.0" kJ·mol－1
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为 。
②某含C、H、O三种元素的有机物A，经测定碳的质量分数为52.16%，氢的质量分数13.14%，它可以作燃料电池（以KOH溶液为电解液）的原料，写出该电池的负极反应式 。
（2）某实验将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，发生反应：
CO2(g) +3H2(g) 
回答问题：
①该反应的平衡常数表达式为 。
②把0.5mol的CO2和1.5mol的H2充入2L的密闭容器中，半分钟后测得c（H2）=0.15mol/L,用CH3OH表示该反应的速率：v(CH3OH)=
③如图，在反应体系中加入催化剂，反应速率增大,E2的变化是 （填“增大”， “减小”或“不变”）
正确答案
（1）①Fe2O3(s) +3 CO(g)=" 2Fe(s)" +3CO2(g) △H=" -30" kJ·mol－1（2分）
②C2H5OH —12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O（2分）
（2）①K=[c(CH3OH) •c(H2O)]/ [c(CO2) •c3(H2)] （1分）
②0.4 mol/(L•min) （1分）
③减小（1分）
试题分析：（1）根据盖斯定律，把方程式（2）移向，然后乘以3，和方程式（1）相加，可得Fe2O3(s) +3 CO(g)=" 2Fe(s)" +3CO2(g) △H = -173×3+489=" -30" kJ·mol－1 ；②n(C)=52.16/12=4.34，n(H)=13.14，n(O)=(100-52.16-13.14)/16=2.17，4.34:13.14:2.17=2:6:1，可以确定燃料为乙醇，乙醇作负极，失电子发生氧化反应，在碱性条件下产物为碳酸根，C2H5OH —12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O
（2）v(H2)=(0.75-0.15)/0.5=1.2mol/L，根据速率之比等于方程式系数，可得甲醇的速率为氢气的1/3，即0.4 mol/(L•min)，加入催化剂，可以降低活化能，E1、E2都减小。
煤的气化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径之一。
(1)在250C 101kPa时，H2与O2化合生成1mol H2O(g)放出241.8kJ的热量，其热化学方程式为
___________
又知: ①C(s)＋O2(g)═CO2(g) △H＝－393.5kJ/mol
②CO(g)＋
焦炭与水蒸气反应是将固体煤变为气体燃料的方法，C(s)＋H2O(g)═CO(g)＋H2(g) △H=____kJ/mol
(2) CO可以与H2O(g)进一步发生反应: CO(g)＋H2O(g)
(3) 工业上从煤气化后的混合物中分离出H2，进行氨的合成，已知反应反应N2(g)＋3H2(g
①N2的平均反应速率v1(N2)、vII(N2)、vIII(N2)从大到小排列次序为________；
②由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向 是________，采取的措施是________。
③比较第II阶段反应温度(T2)和第III阶段反应速度（T3)的高低：T2________T3填“〉、=、<”判断的理由是________________。
正确答案
（14分）（1）H2(g)+
（2）66.7% （2分） （3）①v1(N2)＞vII(N2)＞vIII(N2)（3分）
②向正反应方向 从反应体系中移出产物NH3（3分）
③＞ 此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动 （3分）
试题分析：（1）在25℃、101kPa时，H2与O2化合生成1molH2O(g)放出241.8kJ的热量，所以其热化学方程式为H2(g)+
已知①C(s)＋O2(g)═CO2(g) △H＝－393.5kJ/mol
②CO(g)＋
③H2(g)+
所以根据盖斯定律，①－③－②即得到C(s)＋H2O(g)═CO(g)＋H2(g)，则反应热△H＝－393.5kJ/mol＋241.8kJ/mol＋283.0kJ/mol＝＋131.3kJ/mol。
（2） CO(g)＋H2O(g)
起始量（mol） 0.1 0.2 0 0
转化量（mol） x x x x
平衡量（mol） 0.1－x 0.2－x x x
由于反应前后气体的体积不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数
即
解得x＝
所以平衡时，容器中CO的转化率是
（3）①根据图像可知，虚线表示氮气的浓度变化，则v1(N2)＝（2mol/L－1mol/L）÷20min＝0.05mol/（L•min），vII(N2)＝（1mol/L－0.62mol/L）÷15min＝0.0253mol/（L•min），vIII(N2)＝（0.62mol/L－0.5mol/L）÷10min＝0.012mol/（L•min），故N2的平均反应速率v1(N2)＞vII(N2)＞vIII(N2).
②根据图像可知，第Ⅱ阶段氨气是从0开始的，瞬间反应物氮气和氢气浓度不变，因此可以确定第一次平衡后从体系中移出了氨气，即减少生成物浓度，平衡正向移动。
③第Ⅲ阶段的开始与第Ⅱ阶段的平衡各物质的量均相等，根据氨气和氢气的量减少，氨气的量增加可判断平衡是正向移动的。根据平衡开始时浓度确定此平衡移动不可能是由浓度的变化引起的，另外题目所给条件容器的体积不变，则改变压强也不可能，因此一定为温度的影响。此反应正向为放热反应，可以推测为降低温度，因此达到平衡后温度一定比第Ⅱ阶段平衡时的温度低，即T2＞T3。
为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应的措施。化学反应的焓变一般通过实验进行测定，也可进行理论推算。
（1）实验测得，0.3mol气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量。写出上述燃烧反应的热化学方程式 。标准状况下11.2L乙硼烷完全燃烧生成液态水时放出的热量是 kJ。
（2）在化学反应过程中，拆开化学键需要吸收能量，形成化学键又会释放能量。已知拆开1mol氢气中的化学键需要消耗436kJ能量，拆开1mol氧气中的化学键需要消耗496kJ能量，形成水蒸气中的1mol H-O键能够释放463kJ能量。试说明反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)中的能量变化。
a= ，b= 。又知1mol液态水转化成气态水吸收44 kJ能量，则氢气完全燃烧生成液态水时的热化学方程式为 。
（3）依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。实验中不能直接测出由石墨和氢气生成甲烷反应的反应热，但可测出CH4、石墨和H2燃烧热分别如下：
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O ΔH1=－890.3 kJ•mol-1
②C(石墨)+O2(g)= CO2(g) ΔH2= —393.5 kJ•mol-1
③H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH3= ─285.8 kJ•mol-1
④C(石墨)+2H2(g)= CH4(g) ΔH4
试根据盖斯定律求出石墨生成甲烷的反应热ΔH4= 。
正确答案
（12分）（1） B2H6(g)+3O2(g)＝B2O3(s)+3H2O(l) ΔH3＝－2165 kJ•mol-1 1082.5 kJ。
（2）a＝1368 ，b＝1852 。 2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l) ΔH＝－572 kJ•mol-1 。
（3）ΔH4＝－74.8 kJ•mol-1
试题分析：（1）0.3mol气态高能燃料乙硼烷（B2H6）在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出649.5kJ热量，所以1mol乙硼烷完全燃烧放出的能量是
（2）拆开1mol氢气中的化学键需要消耗436kJ能量，拆开1mol氧气中的化学键需要消耗496kJ能量，则a＝436kJ×2＋496kJ＝1368。形成水蒸气中的1mol H-O键能够释放463kJ能量，则b＝2×2×463kJ＝1852kJ，所以c＝1368－1852＝484。1mol液态水转化成气态水吸收44 kJ能量，则生成2mol液态水转化成气态水吸收88kJ能量，所以氢气完全燃烧生成液态水时的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)＝2H2O(l) ΔH＝－（484＋88）＝572 kJ•mol-1。
（3）根据盖斯定律可知，③×2＋②－①即得到反应C(石墨)+2H2(g)＝CH4(g) ，所以该反应的反应热ΔH4
＝－285.8 kJ/mol×2－393.5 kJ/mol＋890.3 kJ/mol＝－74.8 kJ/mol。
点评：该题是中等难度试题的考查，主要是考查学生对热化学方程式书写以及反应热计算的熟悉了解程度，旨在巩固学生的基础，提高学生的应试能力，有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性。
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