- 化学反应与能量的变化
- 共3280题
甲烷和氨在国民经济中占有重要地位。
（1）制备合成氨原料气H2，可用甲烷蒸汽转化法，主要转化反应如下：
CH4(g) + H2O(g) 
CH4(g) + 2H2O(g)
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是 。
（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 反应热ΔH（填“＞”、“＜”或“＝”）_______0。
② 在一定温度和压强下，若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比（氨碳比）
（3）已知甲烷燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，a口放出的物质为_________，该电池正极的电极反应式为：____ ，工作一段时间后，当3.2g甲烷完全反应生成CO2时，有 mol 电子发生转移。
正确答案
（16分）
（1）CO(g)＋H2O(g)
（2）① ＜ （2分）
②32% （计算过程见解析）
（3）CO2（2分） O2+4e－+4H+=2H2O（2分） 1.6 （2分）
试题分析：（1）先对已知热化学方程式编号为①②，观察发现②—①可得，CO(g)＋H2O(g)
2NH3(g) + CO2(g) 
起始物质的量（mol） 4.0 1.0
变化物质的量（mol） 1.28 0.64
平衡物质的量（mol） 2.72 0.36
则NH3的平衡转化率：α（NH3）= 
（3）燃料电池工作时，内电路中氢离子从负极向正极移动，观察甲烷酸性燃料电池装置图可知，左边电极为负极，右边电极为正极，甲烷在负极上发生氧化反应，生成的二氧化碳气体难溶于酸性电解质溶液，则a口放出的物质是二氧化碳气体；氧气在正极上发生还原反应，根据电子、电荷、原子守恒原理可得：O2+4e—+4H+=2H2O （注意不能写成O2+4e—+2H2O=4OH—，因为酸性电解质溶液中不能大量存在氢氧根离子）；由于甲烷的相对分子质量为16，则3.2g甲烷的物质的量为0.2mol，负极反应式为CH4—8e—+2H2O=CO2+8H+，其中转移电子与甲烷的系数之比等于物质的量之比，则转移电子的物质的量为1.6mol。
（10分）如右图所示，常温下电解5 min后，铜电极质量增加2.16g。
试回答：
（1）电源电极X名称为_______（填“正极”或“负极”）。
（2）电解池B中阴极的电极反应式是__________。
（3）若A中KCl溶液的体积是200mL，电解后溶液的
pH=_________（忽略电解前后溶液体积的变化）。
若要使电解后的溶液恢复到与电解完完全相同，应加入的物质是__________。
（4）已知在l0lkPa时，CO的燃烧热为283 kJ/mol。相同条件下，若2 molCH4完全燃烧生成液态水，所放出的热量为1 mol CO完全燃烧放出热量的6.30倍，则CH4完全燃烧的热化学方程式为__________。
正确答案
（1）负极 ，（2）Ag++e-=== Ag （3）13，HCl
（4） CH4（g）+O2（g）=== CO2（g）+2H2O（l） △H =" -" 891.45kJ/mol
试题分析：（1）由铜电极的质量增加，发生Ag++e-=Ag，则Cu电极为阴极，可知X为电源的负极，Y为电源正极；（2）B中阴极反应为Ag++e-=Ag；（3）由A中发生2KCl+2H2O
(18分)在容积不同的多个密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度下，同时发生反应N2+3H2
(1)A，B，C，D，E五点中，尚未达到化学平衡状态的点是 。
(2) 向一恒容容器中加入1 mol N2 和3 mol H2，T3时，测得体系压强为原来的7/8，并放出23.1 kJ的热量，则该反应的热化学方程式为 。
(3)当上述反应处于平衡状态时，在体积不变的条件下，下列措施中有利于提高NH3产率的有 （填字母）
E．加入催化剂 F．吸收NH3 G．通入N2
(4)AC段的曲线和CE段曲线变化趋势相反，试从反应速率和平衡角度说明理由。
。
正确答案
(1) AB (2) (3)BCFG
(4) AC段，反应开始时温度升高，反应速率增大，反应向正反应方向进行，生成NH3；CE段，已经达到平衡，升高温度使平衡向逆反应方向移动NH3％变小
试题分析：（1）N2、H2合成NH3反应是放热的，升高温度平衡逆向移动，NH3的百分含量降低，所以升高温度NH3的百分含量升高，说明反应未答平衡。因此AB两点是未达到平衡的点。
（2） N2 + 3H2 = 2NH3
起始 1mol 3mol 0
反应 xmol 3xmol 2xmol
T3时 (1-x)mol (3-3x)mol 2xmol
根据T3时体系压强为原来的7/8，则有
所以生成0.5molNH3放热23.1 kJ，则热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。
（3）根据N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol可知，增大压强，降低温度，吸收氨气，通入氮气，都可以增加氨气的产率。
（4）从AC段可以看出平衡正向移动，说明反应没有达到平衡，所以升高温度扔正向移动，CE段可以看出平衡逆向移动，说明反应达到平衡，升高温度平衡逆向移动。
点评：本题综合性强，主要考查学生分析问题的能力，是高考的热点习题。
（10分）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇和水，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的热值分别为143kJ· g-1、10kJ·g-1和23kJ·g-1。请回答下列问题：
（1）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_ ______；
(2)在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为碱性，负极的反应式为_____ , 总反应式 。
（3）在350℃时，保持温度不变，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中，充分反应生成甲醇蒸汽和水蒸气达到平衡后，若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为______；若350℃时，保持温度不变，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒压器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为b,则a b（用“＞、＝、＜”表示）
正确答案
（10分）（1）CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H =-456KJ/mol
（2）CH3OH+8OH- -6e-=CO32-+6H2O ； 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O。
（3）1-a，＜
（1）H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热分别为：286kJ· mol-1、280kJ· mol-1、713kJ· mol-1；由盖斯定律求解：
2CO(g) + O2(g) =2CO2(g) △H=-560KJ mol-1②
CH3OH(l)+3/2 O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l) △H=-736kJ·mol-1③
将③-②/2可知：CH3OH(l)+ O2(g)="CO(g)+2" H2O(l) △H=-456kJ·mol-1
（2）总反应：2CH4O + 3O2 + 4OH—= 2CO32- + 6H2O
负极：CH3OH+8OH- -6e-=CO32-+6H2O 正极：O2 + 4e– + 2H2O→ 4OH–
（3）CO2 + 3H2
初n: 1mol 1mol 0 0
△n: a 3a a a
平n: 1-a 1-3a a a
恒容下，由压强比等于物质的量比可得到：（2-2a）/2=1-a
该反应是正反应的气体系数减小，随着反应的进行，气体的物质的量减小，所以恒容下达到平衡相对于恒压是减压，所以a
（14分）二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。请回答下列问题：
⑴煤的气化的主要化学反应方程式为：___________________________。
⑵利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
① 2H2(g) + CO(g)
② 2CH3OH(g)
③ CO(g) + H2O(g)
总反应：3H2(g) + 3CO(g)
a．高温高压 b．加入催化剂 c减少CO2的浓度
d．增加CO的浓度 e．增加H2的浓度 f．充入He
（3）已知反应②2CH3OH(g)
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/（mol·L－1）
0.44
0.6
0.6
①比较此时正、逆反应速率的大小：v（正） ______ v（逆）（填“>”、“<”或“＝”)。
②若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH) ＝ _________，该时间内反应速率v(CH3OH) ＝ __________。
正确答案
(1) C+H2O
(3) ①＞ ②0.04 mol·L-1 ；0.16 mol·L-1·min-1（每格2分）
（1）煤气化主要是在高温下煤和水蒸气反应合成水煤气，所以方程式为
C+H2O
（2）考查盖斯定律的应用和平衡常数的计算。①×2＋②＋③即得到
3H2(g) + 3CO(g)
（3）根据数据可计算出
2CH3OH(g)
起始浓度（mol·L－1） 1.64 0 0
转化浓度（mol·L－1） x 0.5x 0.5x
平衡浓度（mol·L－1） 1.64－x 0.5x 0.5x
所以
解得x＝1.6。所以平衡时c(CH3OH)等于0.04mol·L－1。反应速率v(CH3OH) 等于0.16 mol·L-1·min-1。
为了防止或减少机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气的污染，人们采取了很多措施。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)
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）。
（下图中υ正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数）
（2）机动车尾气和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。已知：
CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol ①
2NO2(g)
H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ／mol ③
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式： 。
（3）用NH3催化还原NOX也可以消除氮氧化物的污染。如图，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过催化剂，通过测量逸出气体中氮氧化物含量，从而可确定烟气脱氮率，反应原理为：NO(g) +NO2(g)+2NH3(g)
①该反应的△H 0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。
②对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数（记作KP），
则上述反应的KP＝ 。
（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池，其原理见图，石墨I为电池的 极。 该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应为 。
（5）硝酸工业尾气中氮氧化物（NO和NO2）可用尿素〔CO(NH2)2〕溶液除去。反应生成对大气无污染的气体。1 mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物（假设NO、NO2体积比为1︰1）的质量为 g。
正确答案
（1）B D （各1分，共2分，选错不得分）
（2）CH4(g)＋N2O4(g)=N2(g)＋2H2O(l)＋CO2(g) △H=" —898.1kJ/mol" （2分）
（3）①<（2分） ②P(N2)2P(H2O)3/P(NO)P(NO2)P(NH3)2（2分）
（4）负 （2分） NO2＋NO3－ －e－ ＝N2O5 （2分）
（5）76g（2分）
试题分析：（1）可逆反应达化学平衡状态时正逆反应速率不再变化，所以A错误；该物质的浓度在化学平衡时保持不变，所以K不再变化，B正确；对于恒容容器而言，各物质的物质的量不再改变，所以C错误；平衡时NO的质量分数不再改变，正确，所以答案选BD；
（2）根据盖斯定律，目标方程式=①-②+③×2，所以CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式为CH4(g)＋N2O4(g)=N2(g)＋2H2O(l)＋CO2(g) △H= —898.1kJ/mol；
（3）据图可知，当反应达平衡后继续升温，脱氮率降低，说明升温，平衡逆向移动，所以正向是放热反应，△H<0；根据平衡常数的表达式，用平衡压强表示的平衡常数为KP＝P(N2)2P(H2O)3/P(NO)P(NO2)P(NH3)2
（4）在该反应中，二氧化氮中氮元素化合价升高，发生氧化反应，负极发生氧化反应，所以石墨I为电池的的负极，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，则Y是N2O5，电极反应式为NO2＋NO3－ －e－ ＝N2O5；
（5）NO和NO2与尿素〔CO(NH2)2〕反应生成无污染物质是氮气、二氧化碳、水，化学方程式为
NO+NO2+CO(NH2)2=2N2＋2H2O＋CO2，所以1 mol尿素能吸收NO和NO2的物质的量是1mol，其质量为76g。
（13分）科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为−285.8kJ·mol-1、−283.0kJ·mol-1和−726.5kJ·mol-1。
请回答下列问题：
(1)常温下用太阳能分解10mol液态水消耗的能量是_____________kJ；
(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为___________；
(3)在容积为2L的密闭容器中，由CO和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如右图所示（注：T1、T2均大于300℃）；下列说法正确的是_______（填序号）
①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= 
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应
④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时
正确答案
(1)2858 （4分）(2) CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H =-443.5kJ·mol-1（5分）
(3)③④ （4分）
（1）根据氢气的燃烧热可知，分解10mol水需要的能量是285.8kJ·mol-1×10mol＝2858kJ。
（2）CO和甲醇完全燃烧的方程式分别为①CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H＝−283.0kJ·mol-1、②CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H =−726.5kJ·mol-1。根据盖斯定律可知，②－①即得到CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)，所以△H＝−726.5kJ·mol-1＋283.0kJ·mol-1＝－443.5kJ·mol-1。
（3）CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)
（9分）（1） 2010年10月1日下午18时59分57秒，中国探月二期工程先导星“嫦娥二号”在西昌点火升空，准确入轨。“嫦娥二号”所用燃料为液氢和液氧。
已知：2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) △H=－483.6kJ·mol－1
H2(g)＝H2(l) △H=－0.92kJ·mol－1 ；
O2(g)＝O2(l) △H=－6.84kJ·mol－1
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式_________________________________；
（2）美国的探月飞船“阿波罗号”使用的氢氧燃料电池，电解液为氢氧化钾溶液，其负极反应式为_________________________________________________；
（3）设计方案实现2HCl+2Cu= CuCl2+H2↑反应，画出装置图 ；
（4）pH相同的四种电解质溶液：①Na2CO3 ②NaHCO3 ③CH3COONa ④ NaOH，
其物质的量浓度由大到小的顺序是（填编号） 。
正确答案
略
能源短缺是人类社会面临的重大问题,而“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I： CO(g) ＋ 2H2(g) 
反应II： CO2(g) ＋ 3H2(g)
①上述反应符合“原子经济”原则的是 （填“I”或“Ⅱ”）。
②某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，则H2的转化率为 。
（2）已知在常温常压下：
① 2CH3OH(l) ＋ 3O2(g) ＝ 2CO2(g) ＋ 4H2O(g) ΔH ＝－1275.6 kJ／mol
② 2CO (g)+ O2(g) ＝ 2CO2(g) ΔH ＝－566.0 kJ／mol
③ H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH ＝－44.0 kJ／mol
请计算1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为
正确答案
（1）① I （2分）②53.3% （各2分）（2） 442.8 kJ（3分
（1）①反应I中反应物全部进入生成物，所以符合“原子经济”原则的是I。
②c(CO)＝ 0.2 mol／L，则消耗CO的浓度是1mol/L－0.2mol/L＝0.8mol/L.消耗氢气是1.6mol/L，所以氢气转化率是
(2)①－②＋③×4即得到2CH3OH(l) ＋2O2(g) ＝ 2CO(g) ＋ 4H2O(l)，所以该反应的反应热是1275.6 kJ／mol＋566 kJ／mol－44 kJ／mol×4＝－885.6 kJ／mol。1 mol甲醇不完全燃烧生成1 mol一氧化碳和液态水放出的热量为442.8 kJ。
按要求填空。
Ⅰ：已知拆开1molH－H键，1molN－H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_____________
Ⅱ：
小题1:硫酸铜晶体的溶解度虽大，但溶解过程较慢，实验室常用热水配制以加快溶解速率，但常常会产生浑浊，请用文字简要说明原因____________如何才能用热水配制出澄清的较浓的CuSO4溶液____________________；
小题2:稀Na2S溶液有一种臭鸡蛋气味，加入AlCl3溶液后，臭鸡蛋气味加剧，用离子方程式表示气味加剧过程所发生的反应___________________________
III：依据氧化还原反应：MnO4-+5Fe2++8H+ = Mn2++5Fe3++4H2O，欲采用滴定的方法测定FeSO4的质量分数，实验步骤如下：
①称量绿矾样品15.2g，配成100 mL待测溶液②取10.0ml待测液置于锥形瓶中，并加入一定量的硫酸③将0.1 mol•L-1的KMnO4溶液装入滴定管中，调节液面至8.00mL处④滴定待测液至滴定终点时，滴定管的液面读数18.00 mL
小题3:如何知道滴定到达终点？
小题4:下列操作会导致测定结果偏低的是
小题5:下列每种量器的数量不限，在上述实验中，必须使用的有
E. 容量瓶
小题6:FeSO4的质量分数为
正确答案
Ⅰ：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH＝－92kJ·mol－1
Ⅱ：
小题1:Cu2+水解产生Cu(OH)2是吸热反应，加热促进水解，故产生浑浊 应加入少量H2SO4 小题2:2Al3++3S2-+6H2O = 2Al(OH)3↓+3H2S↑
III：
小题1:溶液由浅绿色变为紫红色，且半分钟后不变则达到滴定终
小题2:C
小题3:ABDE
小题4:50%
Ⅰ：考查反应热的计算和热化学方程式的书写。反应热就是断键吸收的能量和相差化学键放出的能量的差值。因此该反应的反应热为3×436kJ/mol＋9466kJ/mol－2×3×3916kJ/mol＝－926kJ/mol，因此反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH＝－92kJ·mol－1。
Ⅱ：硫酸铜属于强酸弱碱盐，在溶液中铜离子水解生成氢氧化铜和硫酸。因为水解是吸热的，加热促使水解平衡向正反应方向移动，生成氢氧化铜沉淀，所以溶液会产生混浊。要想不产生混浊，则必须抑制铜离子的水解，因为水解显酸性，所以可以加入少量硫酸以抑制水解。
III：考查基本实验操作和有关计算。
（1）因为高锰酸钾溶液是显紫红色的，当溶液中的亚铁离子被完全氧化生成铁离子后，如果再加一滴酸性高锰酸钾溶液，则溶液的颜色将显紫红色，据此可判断终点。
（2）选项A中相当于稀释了标准液，则消耗标准液的体积将偏大，测定结果偏高。锥形瓶在滴定实验中是不允许用标准液润洗的，B的操作是正确的。滴定管的刻度自上而下是逐渐增大的，滴定前平视，读数不影响。滴定到终点后俯视，则读数将偏低，因此消耗的标准液体积偏低，测定结果偏低。选项D中相当于把这一滴液体计算到标准液中，实验测定结果偏高。
（3）样品需要称量和溶解并配制溶液，所以A、B、D均需要。酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，需要放在酸式滴定管中，D需要。
（4）根据实验可知消耗高锰酸钾是10.00ml，根据方程式可知10.0ml待测液中硫酸亚铁的物质的量是5×0.01L×0.1mol/L＝0.005mol。所以FeSO4的质量分数为
扫码查看完整答案与解析