- 化学反应与能量的变化
- 共3280题
(1)新的《环境空气质量标准》(GB 30952012)将于2016年1月1日在我国全面实施。据此,环境空气质量指数(AQI)日报和实时报告包括了SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等指标,为公众提供健康指引,引导当地居民合理安排出行和生活。
①汽车排出的尾气中含有CO和NO等气体,用化学方程式解释产生NO的原因 。
②汽车排气管内安装的催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物转化为无毒的大气循环物质。已知:
N2(g)+O2(g)="2NO(g)" ΔH="+180.5" kJ/mol
2C(s)+O2(g)="2CO(g)" ΔH="-221.0" kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH="-393.5" kJ/mol
则反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH= kJ/mol。
(2)直接排放氮氧化物会形成酸雨、雾霾,催化还原法和氧化吸收法是常用的处理方法。利用NH3和CH4等气体除去烟气中的氮氧化物。已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1="a" kJ/mol;欲计算反应CH4(g)+4NO(g)=CO2(g)+2H2O(l)+2N2(g)的焓变ΔH2则还需要查询某反应的焓变ΔH3,当反应中各物质的化学计量数之比为最简整数比时,ΔH3="b" kJ/mol,该反应的热化学方程式是 ,据此计算出ΔH2= kJ/mol(用含a、b的式子表示)。
(3)下表列出了工业上吸收SO2的三种方法。
方法Ⅱ主要发生了下列反应:
2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) ΔH="+8.0" kJ/mol
2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g)ΔH="+90.4" kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH="-566.0" kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH="-483.6" kJ/mol
则S(g)与O2(g)反应生成SO2(g)的热化学方程式可表示为 。
(4)合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如图所示,则CH4(g)与H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
正确答案
(1)①N2+O22NO ②-746.5
(2)N2(g)+O2(g)="2NO(g)" ΔH3="b" kJ/mol a-2b
(3)S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔH="-574.0" kJ/mol
(4)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH="+161.1" kJ/mol
(1)②按题干顺序给3个热化学方程式编号,由盖斯定律③×2-①-②得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH="[-393.5×2-180.5-(-221.0)]kJ/mol=-746.5" kJ/mol。
(2)根据盖斯定律将已知的两个热化学方程式相减可得热化学方程式为2N2(g)+2O2(g)="4NO(g)" ΔH="a" kJ/mol-ΔH2="2b" kJ/mol,则ΔH2=(a-2b)kJ/mol,同时将上面的方程式及ΔH都除以2可得热化学方程式。
(3)将后面的两个方程式相加减去前两个方程式再除以2可得相应的热化学方程式:S(g)+O2(g)=SO2(g)ΔH="-574.0" kJ/mol。
(4)按题干顺序给图像中的3个热化学方程式编号,根据盖斯定律,③-②×3-①得CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH="[-846.3-(-241.8)×3-(-282.0)]kJ/mol=+161.1" kJ/mol。
(创新预测题)将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为:
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)+ O2(g)=H2O(g) ΔH=-242.0 kJ·mol-1
CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
请回答:
(1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方程式:_____________________________。
(2)比较反应热数据可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”;乙同学根据盖斯定律做出如图循环图
并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析:甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”);判断的理由是
_______________________________________________________。
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点______________________________________________________
正确答案
(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=131.5 kJ·mol-1
(2)乙 甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或ΔH1=ΔH2+ΔH3且ΔH2>0)
(3)①减少污染;②燃烧充分;③方便输送(任填两个)
(1)本题考查盖斯定律,ΔH1-ΔH2-ΔH3即为C(s)与水蒸气反应的焓变。因此C(s)与水蒸气反应的热化学方程式为:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=131.5 kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量应相等,甲同学的错误在于忽视了煤转化为水煤气时要吸收热量。
(4分)已知下列反应的反应热:
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H=-870.3kJ∕mol
②C(S)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ∕mol
③2C(S)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) △H=-488.3kJ∕mol
请写出H2燃烧热的热化学方程式 。
正确答案
略
(8分).2009年10月16日第十一届全运会在济南举行,全运会使用的火炬的燃料是丙烷。
(1)已知11g丙烷完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量为555kJ,请写出丙烷燃烧热的热化学方程式
(2)某温度下,纯水中的c(H+)=2.0×10-7mol/L,若温度不变,滴入稀硫酸使c(H+)=5.0×10-6mol/L,则该溶液中由水电离出的c(OH-)为
正确答案
(1)C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2220KJ/mol
(2) 8.0 * 10-9 mol/L
略
(4分)(1)已知C2H5OH(g)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(g) △H1="a" kJ·mol-1;
H2O(g)==H2O(1) △H2="b" kJ·mol-1;
C2H5OH(g)==C2H5OH(1) △H3="c" kJ·mol-1,
写出 C2H5OH(1)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式
(2)已知下列热化学方程式:
① H2(g)+1/2O2(g) =H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol
② C(s)+1/2O2(g) =CO(g) ΔH=-110.5 kJ/moL
则水煤气能源的制取原理:C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO (g) ΔH= kJ/moL
正确答案
(4分)(1)C2H5OH(g)+3O2(g)==2CO2(g)+3H2O(g) △H1="a-c+3b" kJ·mol-1
(2)131.3 (2分)
略
(8分)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:
CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
ΔH=-1160 kJ·mol-1
若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为________(阿伏加德罗常数用NA表示),放出的热量为________kJ。
(2)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8),亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)(l)。丙烷脱氢可得丙烯。
已知:C3H8(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)
ΔH1=+156.6 kJ·mol-1
CH3CH===CH2(g)―→CH4(g)+HC≡CH(g)
ΔH2=+32.4 kJ·mol-1
则相同条件下,反应C3H8(g)―→CH3CH===CH2(g)+H2(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
正确答案
(1)1.6NA 173.4 (2)+124.2
(1)0.2 mol H4→O2转移0.2×8NAe-
将2个方程相加
CH4(g)+2NO2(g)===CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)
ΔH=-867 kJ·mol-1,因而放出0.2 mol×867 kJ·mol-1=173.4 kJ
(2)两方程相减即得+124.2 kJ·mol-1
合成氨反应(2NH3(g))在工业生产中的大量运用,满足了人口的急剧增长对粮食的需求,也为化工生产提供了足够的原料。按要求回答下列问题:
(1)合成氨反应的能量变化如图所示,则该反应的热化学方式为(△H用图给字母表示) 。
(2)在温度恒定为298K,体积恒定为10L的密闭容器中测得合成氨反应达到平衡时氢气、氮气、氨气的物质的量分别为0.1mol、0.4mol、4mol,则此温度下题给该反应的平衡常数K=
(3)标况下,若将22.4mL的氨气通入100mLpH为2的盐酸中,则溶液中各离子浓度的顺序由大到小为 。
(4)将氨气通入盛有CaSO4悬浊液的沉淀池中,再通入足量的CO2,过滤后即可得到(NH4)2SO4。该过程的化学方程式为 ,由此可知Ksp(CaSO4) Ksp(CaCO3)(填“大于”、“小于”或“等于”)
正确答案
(9分)
(1)
(2分)
(2)(2分)
(3)(2分)
(4)(2分);大于(1分)
(1)由图可得该反应的热化学反应方程式为:
(2)平衡常数是指可逆反应达到平衡后,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值;得;
(3)标况下,若将22.4mL的氨气通入100mLpH为2的盐酸中,则溶液中各离子浓度的顺序由大到小为:;
(4)将氨气通入盛有CaSO4悬浊液的沉淀池中,再通入足量的CO2,过滤后即可得到(NH4)2SO4。该过程的化学方程式为;
由此可知Ksp(CaSO4)大于Ksp(CaCO3)
能源是人类生活和社会发展的基础,研究化学反应中的能量变化,有助于更好地利用化学反应为生产和生活服务。阅读下列有关能源的材料,回答有关问题:
(1)从能量的角度看,断开化学键要吸收能量,形成化学键要放出能量。已知拆开1 mol H-H键、1 mol I-I、1 mol H-I键分别需要吸收的能量为436 kJ、151 kJ、299 kJ。则由氢气和碘单质反应(H2+I2=2HI)生成1 mol HI需要 (填“放出”或“吸收”) ___ kJ的热量。
(2)在生产和生活中经常遇到化学能与电能的相互转化。
在如图甲装置中,负极电极反应式为 ,发生的是 反应(填“氧化”或“还原”,下同)。正极电极反应式为 ;总反应的离子方程式为 。
(3)若用氢氧化钾溶液做电解质溶液,用氢气做燃料,空气做氧化剂制成燃料电池,其负极反应式为 ;正极反应式为 。当有标状下2.24L氢气消耗时,另一极消耗氧气的物质的量为 。
(4)在如下图所示的原电池中,铝做 极,导线上电子由 极流向 极。
正确答案
(12分)(1)放出;5.5
(2)Zn—2e—=Zn2+;氧化;2H++2e—=H2↑;Zn+2H+=Zn2++H2↑
(3)2H2—4e—+4OH—=4H2O;O2+4e—+2H2O=4OH—;0.05mol
(4)负;铝;镁(或负;正)
试题分析:(1)反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,所以根据键能可知,该反应的反应热=436 kJ/mol+151 kJ/mol-299 kJ/mol×2=-11kJ/mol,所以生成1 mol HI需要放出5.5kJ的热量。
(2)原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。锌比铜活泼,则锌是负极,失去电子。铜是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,析出氢气。
(3)氢气在负极通入,由于溶液是碱性溶液,所以负极电极反应式是2H2—4e—+4OH—=4H2O;氧气在正极通入,电极反应式是O2+4e—+2H2O=4OH—;标准状况下2.24L氢气是0.1mol,失去0.2mol电子,所以根据电子的得失守恒可知,需要氧气的物质的量是0.2mol÷4=0.05mol。
(4)镁的金属性强于铝的,但能和氢氧化钠溶液反应的是铝,所以铝是负极,镁是正极,导线上电子由铝电极流向镁电极。
点评:该题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题,试题基础性强,贴近高考,旨在培养学生分析、归纳、总结问题的能力,有利于调动学生的学习兴趣,激发学生的学习积极性。该题的关键是明确原电池的工作原理,然后结合题意和装置图灵活运用即可。
写出下列反应的热化学方程式:(6分)
(1) 32.5g锌在氧气中完全燃烧生成氧化锌固体,放出175KJ的热量。
。
(2) 氢气与碘蒸气反应,生成1molHI气体时,吸收25.9KJ的热量;
。
正确答案
略
已知在298K时的热化学反应方程式:(3分)
C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g); △H1=-393.5kJ/mol,
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g); △H2=-566.0kJ/mol。
则298K时,反应 C(s,石墨)+ 1/2 O2(g) =" CO" (g)的△H是______________
正确答案
-110.5kJ/mol
略
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