- 化学反应与能量的变化
- 共3280题
CH3—CH3→CH2＝CH2＋H2；有关化学键的键能如下。
化学键
C－H
C＝C
C－C
H－H
键能（kJ·mol—1）
414.4
615.3
347.4
435.3
试计算该反应的反应热
正确答案
ΔH ==＋125.6 kJ·mol—1。
ΔH =[6E(C－H)＋E(C－C)]－[E(C＝C)＋4E(C－H)＋E(H－H)]=(6×414.4＋347.4) kJ·mol—1－(615.3＋4×414.4＋435.3) kJ·mol—1=＋125.6 kJ·mol—1
这表明，上述反应是吸热的，吸收的热量为125.6 kJ·mol—1。
铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及合金在生产生活中的应用日趋广泛。
真空碳热还原－氯化法可实现由铝土矿制备金属铝，其相关反应的热化学方程式如下：
Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)=3AlCl(g)＋3CO(g)
ΔH＝a kJ·mol－1
3AlCl(g)=2Al(l)＋AlCl3(g)ΔH＝b kJ·mol－1
(1)反应Al2O3(s)＋3C(s)=2Al(l)＋3CO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1(用含a、b的代数式表示)。
(2)Al4C3是反应过程中的中间产物。Al4C3与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式为______________________________________。
正确答案
(1)a＋b (2)Al4C3＋12HCl=4AlCl3＋3CH4↑
已知：(1)Al2O3(s)＋AlCl3(g)＋3C(s)=3AlCl(g)＋3CO(g) ΔH＝a kJ·mol－1；
(2)3AlCl(g)=2Al(l)＋AlCl3(g) ΔH＝b kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①＋②可得：Al2O3(s)＋3C(s)=2Al(l)＋3CO(g) ΔH＝(a＋b) kJ·mol－1。
含氢量最高的烃为CH4，据此可知Al4C3与盐酸发生的反应为Al4C3＋12HCl=4AlCl3＋3CH4↑。
应用化学反应原理知识解决下列问题
（1）某温度下纯水中c （H+） = 2.0×10-7 mol·L-1，则此纯水中的c （OH-） = 。
（2）将某CH3COOH溶液稀释10倍，则稀释后的溶液中c（H+） 原来的十分之一（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（3）0.1 mol·L-1的下列溶液①HCl、②CH3COOH、③CH3COONa、④FeCl3、⑤NaOH，其中pH最大的是 （填序号）；实验室配制的氯化铁溶液显弱酸性的原因： （用离子方程式表示）。
（4）一定条件下22g二氧化碳气体与足量氢气反应生成气态甲醇（CH3OH）和水蒸气时，放出247.5kJ热量，其反应的热化学方程式为 。
正确答案
（1）2.0×10-7 mol·L-1（1分） （2）大于 （2分）
（3）⑤ （2分） Fe3++3H2O
（4）CO2（g）+3 H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g ） △H＝－495.0kJ·mol-1 （3分）
试题分析：（1）由于在任何的纯水中，水电离出的氢离子浓度总是等于水电离出的OH-浓度，因此某温度下纯水中c （H+）＝2.0×10-7 mol·L-1，则此纯水中的c （OH-）＝2.0×10-7 mol·L-1。
（2）醋酸是弱酸，存在电离平衡CH3COOH
（3）HCl是强酸，酸性最强，pH最小。CH3COOH是弱酸，溶液显酸性，pH小于7。CH3COONa是强碱弱酸盐，CH3COO－水解，溶液显碱性，pH大于7。FeCl3是强酸弱碱盐，铁离子水解溶液显酸性，pH小于7。NaOH是强碱，溶液的碱性最强，pH最大，因此pH最大的是⑤；FeCl3是强酸弱碱盐，铁离子水解溶液显酸性，离子方程式为Fe3++3H2O
（4）22g二氧化碳的物质的量＝22g÷44g/mol＝0.5mol，此时反应放出的热量是247.5kJ，则1molCO2参加反应放出的热量是247.5kJ×2＝495.0kJ，因此该反应的热化学方程式为CO2（g）＋3 H2（g）＝CH3OH（g）＋H2O（g ） △H＝－495.0kJ·mol-1。
(3分)氨在国民经济中占有重要的地位，请参与下列探究。
(1)生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。
C(s)＋H2O(g)
该反应在低温下能否自发反应__________(填“能”或“否”)。
(2)已知在400℃时，N2(g)＋3H2(g)
①2NH3(g)
②400℃时，在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol，则此时反应v(N2)正__________v(N2)逆(填“＞”、“＜”、“＝”或“不确定”)。
正确答案
（每空1分，共3分） (1)否；（2）2 （3）＝
（1）根据△G＝△H－T·△S可知，当ΔH＝＋131.3 kJ，ΔS＝＋133.7 J/K时，要使反应自发进行，则应该是在高温下。
（2）①逆反应的平衡常数时正反应平衡常数的倒数，所以该反应的平衡常数是1/0.5÷2。
②根据题意可知，此时N2、H2、NH3的物质的量浓度分别是（mol/L）4、2、4，所以此时
（8分）糖类物质为很多生物生命活动提供能量。
（1）已知 45g葡萄糖在人体内完全氧化为二氧化碳和水，放出701KJ的热量，该反应的热化学方程式 。
（2）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构如图所示，其负极反应为： .
电池工作过程中溶液中氢离子移动方向从 极区
移向 极区（填“正”或“负”）
（3）常温下，用上述电池惰性电极电解100L某浓的硫酸铜溶液，当溶液PH=1时停止电解，则理论上需要葡萄糖的质量为 。（假设溶液体积不变）
正确答案
（1）45g葡萄糖的物质的量为0.25mol；则1 mol葡萄糖在体内完全氧化将放出热量2840kJ；其反应的热化学方程式为：
（2）燃料电池的构造为：燃料通入负极，氧气或空气通入正极；工作的过程中，阳离子从负极区移向正极区；燃料电池工作时总反应方程式相当于燃料的直接燃烧，书写电离反应式为：先写总反应式，再写正极反应式，最后将总反应式减去正极反应式可得负极反应式；所以，其负极反应的电极反应式为：
（3）根据氧化还原反应过程中，得失电子数相等的原则，可得：上述电池惰性电极电解100L某浓的硫酸铜溶液，当溶液PH=1时停止电解，则理论上需要葡萄糖的质量为75g；
（16分）
O2 (g) = O+2(g) + e- 
（2）由C和S形成的液态化合物CS2，0.2mol/l CS2在O2中完全燃烧，生成两种气态氧化物，298K时放出热量215k
（3）已知：常温下0.1mol/L的某酸H2A的pH=4，则该酸为 酸（填“强”或“弱”），H2A的电离方程式为 ，该溶液中由水电离出的c(H+)= 。
（4）一定温度下，两种酸：a、盐酸 b、醋酸：
①当两种酸的物质的量浓度相同时，c(H+)：a b（填“＞”、“＜”或“=”，下同）。
②在pH相同、体积相同的两种酸溶液中加入过量的铁粉，反应结束时生成H2的总体积：a b。
③将pH相同，体积相同的两种酸溶液分别加水稀释100倍，所得溶液的pH值：a b
正确答案
略
（14分）用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)
（1） SiCl4的平均反应速率为＿＿＿
（2）平衡后，若改变温度，混合气体的平均相对分子质量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是
（3）下表为不同温度下该反应的平衡常数，其他条件相同时，在＿＿＿（填"T1”、“T2”．,“T3”）温度下反应达到平衡所需时间最长：
假设温度为T1时向该反应容器中同时加入。(SiC14) =0．3 mol/L，c(H2) =0．3 mol/L,，c(N2) ＝
x mol/L, c (HCl) ＝0．3 mol/L和足量Si3N4 (s),若要使平衡建立的过程中HCl浓度减小，x的取值
范围为＿＿＿
（4）该反应的原子利用率为＿＿＿＿
（5）工业上制备SiCl4的反应过程如下：
写出二氧化硅、焦炭与Cl 2在高温下反应生成气态SiC14和一氧化碳的热化学方程式_____
正确答案
（14分）
（1）0．015mol/(L•min)（2分） （2）AB（2分）
（3）T3（2分） 0 ≤ x < 0．15（3分） （4）24．22%（2分）
（5）SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)+2CO(g) ∆H=(a+b-c)kJ•mol‾1（3分）
试题分析：（1）反应生成的n(Si3N4)=2．8g÷140g/mol=0．02mol，则反应的SiCl4为：n(SiCl4)=3n(Si3N4)=3×0．02mol=0．06mol，则v(Si3N4)=0．06mol÷2L÷2min=0．015mol/(L•min)。
（2）正反应方向，气体的物质的量增大，气体的质量减小，根据图像可知温度升高，混合气体的平均相对分子质量增大，所以升温平衡向逆反应方向移动移动，则该反应为放热反应。A、因为该反应∆H <0，∆S>0，所以∆H‾—T∆S恒小于0，在任何温度下可自发进行，正确；B、因为Si3N4为固体，反应前后气体的质量不相等，所以若混合气体的总质量不变，表明反应己达到平衡状态，正确；C、因为Si3N4为固体，所以其他条件不变，增大Si3N4的物质的量，对平衡无影响，错误；D、按3:2:6的物质的量比增加反应物，H2的体积分数增大，所以SiC14（g）的转化率增大，错误。
（3）该反应为放热反应，随着温度升高，平衡常数减小，所以T3温度最低，反应速率最小，达到平衡所需时间最长；当反应恰好达到平衡时，根据平衡常数可得：0．312÷（0．33×0．36×x2）=1．2，解得x=0．15mol，要使平衡建立的过程中HCl浓度减小，反应向左进行，所以0 ≤ x < 0．15
（4）根据化学方程式，原子的利用率=140÷（140+12×36．5）×100%=24．22%
（5）首先写出化学方程式并注明状态：SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)+2CO(g)，然后根据盖斯定律求算焓变，该反应可由已知的3个反应经① + ②—③求得，所以∆H=(a+b-c)kJ•mol‾1，进而可写成化学方程式。
（12分）（1） 0.3mol的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649.5千焦热量，其热化学方程式是：
。
又已知：H2O（液）＝H2O（气）；△H =-44kJ/mol，则11.2升（标准状况下）乙硼烷完全燃烧时生成气态水时放出的热量为 千焦。
（2）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH3OH）燃烧生成CO2和液态
（3）已知拆开1mol H－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________________________________。
正确答案
（12分）
（1）B2H6(g)+3O2(g)→B2O3(s)+3H2O(l) ΔH＝–2165.0kJ·mol－1； 1016.5
（2）CH3OH(l)+O2(g)→CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝–725.76kJ·mol－1
（3）N2(g)+3H2(g) === 2NH3(g) ΔH＝－92kJ·mol－1
略
（8分） 已知某反应A(g)＋B(g)?C(g)＋D(g)进行过程中的能量变化如图所示，请回答下列问题：
(1)该反应的ΔH＝________kJ·mol－1(用含E1、E2的代数式表示)。（1分）
(2)若在反应体系中加入催化剂使逆反应速率增大，则E1________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，ΔH________。（2分）
(3)在相同温度和压强下，对反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：
上述四种情况达到平衡后，C(D)的大小顺序是________。（2分）
A.乙＝丁>丙＝甲 B．乙>丁>甲>丙 C.丁>乙>丙＝甲 D．丁>丙>乙>甲
(4)若上述反应达到平衡，为了提高A的转化率，可以采用的措施有(写一条)：________________________________________________________________________。（1分）
(5)在恒温恒容条件下进行上述反应。下列情况可以判断该反应达到平衡状态的是____（2分）
A.气体平均摩尔质量不再变化 B. 气体压强不再变化
C. 气体密度不再变化 D. 消耗A的速率等于消耗D的速率
E. 各组分浓度之比为1:1:1:1 F. C生成的速率等于B消耗的速率
正确答案
(1)E1－E2 (2)减小 不变 (3)A (4)升高温度、增加B的浓度 (5)D
该题为反应热与化学反应速率、化学平衡相结合的题目。（1）ΔH=E（反应物）-E（生成物）=E1-E2；（2）使用催化剂，减小反应的活化能，同时减小E1和E2，反应热不变；（3）首先用极端转化，将生成物全部转化为反应物，甲和丙，乙和丁是相同的。乙中2amol可以变为amol+amol；先通入amolA和amolB与甲完全相同，再通入amol，在甲的基础上平衡正向移动，故D的浓度，乙>甲，选A；（4）要提高A的转化率，可以使平衡正向移动。升高温度或增加B的浓度都可以。（5）判断平衡状态两点：υ正=υ逆、各物质的量保持不变，总结成改变的量如果不变了，即达到平衡。M=、ρ=、P在整个反应过程中均不变，F中只有正方向，故答案选D。
(8分)燃煤废气中的氮氧化物
(1)对燃煤废气进行脱硝处理时，常利用甲烷催化还原氮氧化物。如：
则CH4 ( g)将NO2 (g)还原为N2(g)等的热化学方程式是________________________________
(2)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的化学方程式为：
正确答案
（1）CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H=－867kJ·mol－1
（2）< CH3OCH3－12e－＋16OH－=2CO32－＋11H2O 减小
考查化学反应原理
（1）依据盖斯定律可知，反应(①+②）/2，可得：CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H=－867kJ·mol－1
（2）升温而CO2的转化率降低，说明平衡左移，正反应为放热反应，△H<0；
在燃料电池中，总反应为：CH3OCH3＋3O2＋4OH－=2CO32－＋5H2O
正极反应为：O2＋4e－＋2H2O=4OH－
负极反应为：CH3OCH3－12e－＋16OH－=2CO32－＋11H2O
由电极反应可知，放电过程中不断消耗OH－，溶液的pH减小
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