- 化学反应与能量的变化
- 共3280题
(7分)(1)已知:H—H键能为436kJ/mol,N≡N键能为945kJ/mol,N—H键能为391kJ/mol。根据键能计算工业合成氨的反应是___________ 反应(填“吸热”或“放热”),消耗1mol N2合成氨反应的=______________。
(2) 现根据下列3个热化学反应方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g) =2Fe(s)+3CO2(g) △H=―24.8kJ/mol
②3Fe2O3(s)+ CO(g) =2Fe3O4(s)+ CO2(g) △H=―47.2kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g) =3FeO(s)+CO2(g) △H=+640.5kJ/mol
则CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式为 。
正确答案
(1) 放热(2分);-93KJ/mol (2分)
(2)CO (g)+FeO(s)=" Fe(s)+" CO2 (g) △H=-218KJ/mol (3分)
试题分析:(1)因反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能945kJ/mol+3×436KJ/mol-6×391kJ/mol=-93KJ/mol ,通过计算反应的△H大于0为放热反应。(2)所以热化学方程式为-①-②-2×③,即CO (g)+FeO(s)=" Fe(s)+" CO2 (g),△H做相应的计算,△H=-218KJ/mol。
点评:本类题型注意盖斯定律的应用。属于简单题。
(5分)把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径Ⅰ C(s)+O2(g)=====CO2(g);ΔH1<0 ①
途径Ⅱ 先制成水煤气:
C(s)+H2O(g)=====CO(g)+H2(g);ΔH2>0 ②
再燃烧水煤气:
2CO(g)+O2(g)=====2CO2(g);ΔH3<0 ③
2H2(g)+O2(g)=====2H2O(g);ΔH4<0 ④
请回答下列问题:
(1)途径Ⅰ放出的热量理论上_________(填“大于”“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是_______________。
(3).已知:① C(s)+O2(g)=CO2(g); DH=—393.5 kJ·mol-1
② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g); DH=-566 kJ·mol-1
③ TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g); DH=+141 kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的DH= 。
正确答案
(5分)(1)等于(1分) (2 ) ΔH1 = ΔH2 + (3) -80 kJ·mol-1
(1)根据能量守恒定律可知,两条途径中放出的能量是相等的。
(2)根据盖斯定律可知,②+(③+④)÷2即得到反应①,所以ΔH1 = ΔH2 +。
(3)根据盖斯定律可知,③+①×2-②即得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g),所以DH=-393.5kJ/mol×2+141kJ/mol+566kJ/mol=-80kJ/mol.
(4分)已知25℃、101kpa时,CH3OH(l)的燃烧热为726.5 KJ/mol。
⑴写出该条件下CH3OH(l)完全燃烧的热化学方程式: 。
⑵已知有关反应的能量变化如下图,则反应CH4+H2O(g)CO+3H2的焓变△H=_______。
正确答案
(1)CH3OH(l) + 3/2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l);△H=" -726.5KJ/mol" (2分)
(2) 161.1 KJ·mol-1(2分)
试题分析:(1)热化学方程,要注意指明反应时的温度和压强,其次,方程中所有的反应物和产物都用括号注明它们在反应时的状态。燃烧,属于放热反应,故△H<0,此热化学方程式为
CH3OH(l) + 3/2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l);△H= -726.5KJ/mol。
(2)盖斯定律:化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
由图可知H2+(1/2)O2H2O △H="-24.18KJ/mol" ① CH4+(3/2)O2
CO+2H2O △H=-564.3KJ/mol②
既有H2OH2+(1/2)O2 △H="24.18KJ/mol" ③
③×3+②
得CH4+H2O(g) CO+3H2 △H=" 161.1" KJ·mol-1
点评:此题考核了热力学方程和盖斯定律,要求学生在书写的时候,要注意热力学方程的书写格式。
(6分)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的△H表示生成1mol产物的数据)。
根据下图回答下列问题:
(1)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式____________
(2)P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的△H3=_________,P和Cl2一步反应生成1molPCl5的△H4______△H3(填“大于”、“小于”或“等于”)。
正确答案
(1)PCl5(g) =PCl3(g)+Cl2(g);△H=93kJ·mol-1。 (2)-399kJ·mol-1;等于
(1)由图可以看出,1mo PCl3和1molCl2反应生成PCl5是放热反应,放出的热量是93kJ,所以PCl5分解的热化学方程式为PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g);△H=93kJ·mol-1。
(2)由盖斯定律可知,一步生成生成PCl5和两步生成PCl5的总热效应相等,即△H3=-306
kJ·mol-1-93 kJ·mol-1=-399kJ·mol-1。
(6分)Ⅰ、已知在101 kPa时,CH4完全燃烧生成1mol液态水,放出的热量为QkJ,则CH4完全燃烧反应的热化学方程式是: 。
Ⅱ、在铜片、锌片和400 mL稀硫酸组成的原电池中,若电路中通过0.2 mol电子,H2SO4恰好反应完毕。试计算:
(1)生成气体的体积(在标准状况下);
(2)原400 mL稀硫酸的物质的量浓度(不考虑溶液的体积变化)。
正确答案
Ⅰ.(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=—2QkJ∙mol-1
Ⅱ.(1)正极电极反应式为2H+ + 2e-=H2↑
所以生成的氢气是0.1mol
在标准状况下的体积是0.1mol×22.4L/mol=2.24L
(2)根据氢原子守恒可知原硫酸的物质的量是0.1mol
所以其浓度是0.1mol÷0.4L=0.25mol/L
Ⅰ.(1)生成1mol液态水,放出的热量为QkJ,1mol甲烷燃烧生成2mol水,所以放出
的热量是2QkJ,因此热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-2QkJ/mol
Ⅱ.考查原电池的有关计算。在原电池中较活泼的金属作负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极上,所以溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。正极得到电子,发生还原反应。锌比铜活泼,锌是负极,铜是正极,溶液中的氢离子在正极得到电子,生成氢气,所以该原电池的正极反应式为2H+ + 2e-=H2↑。所以生成的氢气是0.1mol,在标准状况下的体积是2.24L。根据氢原子守恒可知原硫酸的物质的量是0.1mol,所以其浓度是0.1mol÷0.4L=0.25mol/L
(6分)利用盖斯定律解答下列各小题
(1)已知反应:H2(g)+O2(g)==H2O(g) △H1 N2(g)+2O2==2NO2(g) △H2
N2(g)+
H2(g)==NH3(g) △H3
利用上述三个反应,计算4NH3(g)+7O2(g)==4NO2(g)+6H2O(g)的反应焓变为 (用含△H1、△H2、△H3的式子表示)。
(2) 已知:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol-1
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol-1
则以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为: 。
正确答案
(1) 6△H1 + 2△H2- 4△H3 (2) CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.0 kJ·mol-1。
(1)考查反应热的有关计算。根据盖斯定律可知,①×6+②×2-③×4即得到4NH3(g)+7O2(g)==4NO2(g)+6H2O(g),所以该反应的反应热是△H=6△H1 + 2△H2- 4△H3 。
(2)根据盖斯定律可知,①×2-②即得到CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g),所以该反应的反应热是△H=+206.2 kJ·mol-1×2-247.4 kJ·mol-1=165.0 kJ·mol-1。
依据叙述,写出下列反应的热化学方程式。
(1)在25℃、101kPa下,1g液态甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为__________________ ____。
(2)若适量的N2和O2完全反应,每生成23g NO2需要吸收16.95kJ热量。其热化学方程式为____________________________________________________________。
(3)用NA表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650kJ的热量。其热化学方程式为____________________。
(4)已知拆开1mol H—H键、1mol N—H键、1mol N≡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
(1)CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76kJ/mol
(2)N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+67.8kJ/mol
(3)C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1300kJ/mol
(4)N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92kJ/mol
试题分析:(1)在25℃、101kPa下,1g液态甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,所以1mol液态甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热为32*22.68=725.76kJ,所以甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76kJ/mol;23g NO2即为0.5molNO2,所以N2和O2完全反应生成NO2的热化学方程式为
N2(g)+2O2(g)===2NO2(g)ΔH=+67.8kJ/mol;(3)C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应方程式为C2H2+O2===2CO2+H2O,该反应过程转移的电子数为10,由于每5NA个电子转移时,放出650kJ的热量,所以一摩尔C2H2完全燃烧放出的热量为1300kJ,所以该热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1300kJ/mol;(4)N2与H2反应生成NH3的反应方程式为)N2+3H2===2NH3,1mol氮气完全反应放出的热量为391*6-436*3-946=92kJ所以N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92kJ/mol。
点评:该题考查了热花絮方程式的书写,该题有一定的难度,解答该题要注意反应热的符号。
(1)已知红磷比白磷稳定,又知:4P(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) △H1;
4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) △H2,则ΔH1和ΔH2的关系是△H1 △H2(填“>”、“<”
或“=”)。
(2)已知H2(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1,写出由CO2
和H2生成液态甲醇和液态水的热化学方程式 。
(3)已知一定温度下,下列反应的平衡常数:SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g) K1,CO(g)+1/2O2(g)
CO2(g) K2。则相同温度下反应SO2(g)+CO2(g)
SO3(g)+CO(g)的平衡常数为 。
(用K1、K2表示)
正确答案
(共6分)< (2)3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(l+H2O(l) △H=-130.9 kJ/mol (3)
试题分析:(1)红磷比白磷稳定,这说明红磷的总能量低于白磷的总能量,即红磷转化为白磷是吸热反应,△H>0。根据反应①4P(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) △H1和②4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) △H2,依据盖斯定律可知,②-①即得到反应4P(红磷,s)=4P(白磷,s),则该反应的△H=△H2-△H1>0,所以△H1<△H2。
(2)H2(g)和CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1,则有反应①H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol、②CH3OH(l)+
O2(g)=2H2O(l)+CO2(g) △H=-726.5kJ/mol。则根据盖斯定律可知,①×3-②即得到反应3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(l+H2O(l),因此该反应的反应热△H=-285.8kJ/mol×3+726.5kJ/mol=-130.9 kJ/mol。
(3)根据反应①SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g)、②CO(g)+1/2O2(g)
CO2(g)可知,①-②即得到反应SO2(g)+CO2(g)
SO3(g)+CO(g),所以则相同温度下反应SO2(g)+CO2(g)
SO3(g)+CO(g)平衡常数K=
。
(11分)对于可逆反应:N2 (g)+3H2(g)2NH3(g)能量变化如右图,回答下列问题:
(1)在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2和△H的变化是:E2 ,△H (填“增大”、“减小”、“不变”)
(2)在500℃、2×107Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5mol N2和1.5mol H2,充分反应后,放出的热量 (填“<”、“>”或“=”)46.2kJ。
(3)关于该反应的下列说法中,正确的是 。
A.△H>0,△S>0 B.△H>0,△S< 0 C.△H<0,△S>0 D.△H<0,△S<0
(4)将一定量的N2和H2放入 1L密闭容器中,在500℃、2×107Pa下达到平衡,欲提高合
成氨中H2的转化率,下列措施可行的是 (填字母)。
A.向容器中按原比例再充入原料气 B.向容器中再充入惰性气体
C.改变反应的催化剂 D.分离出氨
(5)在一定温度、压强和有催化剂存在的条件下将1 mol N2和2.5 mol H2 放入500ml密闭容器中,经过20min达到平衡,平衡后NH3 的浓度为2mol/L,则用N2 表示20min内的平均反应速率为:_____________,该温度下此反应的平衡常数K=___________,H2 的转化率为____________。如果保持温度不变,再向容器中同时充入1.5mol N2和1mol NH3,H2的转化率将______________(填“升高”、“不变”或“降低”)。
正确答案
(11分)(1)减小(1分); 不变 (1分) (2)< (1分)
(3)D (1分) (4) A、D(2分)
(5)0.5mol/(L.min ) (1分) 0.5(L/mol)2 (1分) 60% (1分) 不变(2分)
略
(16分)
(1)1840年前后,瑞士科学家盖斯(Hess)指出,一个化学反应的热效应,仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关,而与中间步骤无关,这就是著名的“盖斯定理”。现已知,在101 kPa下,CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.3 kJ·mol-1、285.8 kJ·mol-1和393.5 kJ·mol-1,则反应C(s)+2H2(g)= CH4(g)的反应热ΔH=__________,根据以上信息,你认为“盖斯定理”在我们确定一些化学反应的反应热时有何重要意义?__________。
(2)已知:2H2(g)+O2(g)====2H2O(g) ΔH1
2H2(g)+O2(g) ====2H2O(l) ΔH2
2CO(g)+O2(g)====2CO2(g) ΔH3
①写出液态水转化为气态水的热化学方程式:___________________________________。
②CO和H2分别燃烧生成CO2(g)和H2O(g),欲得到相同热量,所需CO和H2的体积比是__________。
正确答案
略
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