- 化学反应与能量的变化
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据报道，一定条件下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。
已知：①CH3CH2OH(l) +3 O2 (g) = 2CO2(g) +3H2O(l) △H=－1366.8 kJ/ mol
②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(l) △H=" -571.6" kJ/ mol
（1）写出由CO2和H2 反应合成CH3CH2OH (l)和H2O(l)的热化学方程式 。
（2）碱性乙醇燃料电池易储存，易推广，对环境污染小，具有非常广阔的发展前景。该燃料电池中，使用铂作电极，KOH溶液做电解质溶液。请写出该燃料电池负极上的电极反应式为 。
（3）用乙醇燃料电池电解400 mL 饱和食盐水装置可简单表示如下图：
该装置中发生电解反应的方程式为 ；在铁棒附近观察到的现象是 ；当阴极产生448 mL气体（体积在标准状况下测得）时，停止电解，将电解后的溶液混合均匀，溶液的pH为 。（不考虑气体的溶解及溶液体积的变化）
正确答案
（1）2CO2 (g) + 6H2 (g) = CH3CH2OH(l) + 6H2O(l) △H=" -348" kJ/ mol （2分）
（2）CH3CH2OH – 12e- + 16OH- ="=" 2CO32- + 11H2O （2分）
（3）2NaCl + 2H2O
试题分析：（1）首先写出CO2与H2反应的化学方程式并注明状态，然后根据盖斯定律求算反应热，∆H=-∆H1+3×∆H2=-348 kJ/ mol，可写出热化学方程式。
（2）在碱性条件下，CH3CH2OH失电子生成CO32‾、H2O，根据C元素升高的价数求出电子的系数为12，再原子守恒配平方程式，可得：CH3CH2OH – 12e- + 16OH- ="=" 2CO32- + 11H2O。
（3）根据电解示意图可知左侧生成氢气，右侧生成氯气，则方程式为：2NaCl + 2H2O
（6分，每空3分）完成下列填空：
（1）2g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2，需吸收21.80kJ热量，此反应的热化学方程式为________________________________________。
（2）已知 CH4(g)+2O2(g)="=" CO2(g)+2H2O(l)；ΔH＝－Q1kJ·mol－1 ,
2H2(g)+ O2(g) ＝2H2O（g）；△H2＝－Q2 kJ·mol－1，
2H2(g)+ O2(g) ＝2H2O（l）；△H2＝－Q3 kJ·mol－1。
常温下，取体积比3∶2的甲烷和氢气的混合气体22.4L（标准状况下），经完全燃烧后恢复至室温，则放出的热量为_________________。
正确答案
（总计6分）
（1）C(s) + H2O(g) ="=" CO(g) + H2(g) △H＝130.80 kJ/mol （3分）
（2）(0.6Q1 + 0.2Q3) kJ （3分）
试题分析：（1）热化学方程式中的化学计量数表示的是物质的量，质量要转化为物质的量，热量的变化也要随着改变，故热化学方程式为C(s) + H2O(g) ="=" CO(g) + H2(g) △H＝130.80 kJ/mol。（2）燃烧后恢复至室温时水的状态是液态，第二个热化学方程式不用。3∶2的甲烷和氢气的混合气体22.4L（标准状况下），经过计算，甲烷和氢气的物质的量分别为0.6mol、0.4mol。分别带入热化学方程式进行计算的放出的总热量为(0.6Q1 + 0.2Q3) kJ。
点评：本题考查热化学方程式的书写和根据热化学方程式计算反应热，难度不大，注意根据水的状态选择相应的热化学方程式计算反应热。
由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，写出该反应的热化学方程式：
。若1g水蒸气转化为液态水放热2.44kJ，则反应2H2(g)＋O2(g)= 2H2O(l) 的△H＝ kJ∙mol-1。
正确答案
（各2分）H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(g) △H＝－241.8 kJ/mol -571.44
试题分析：氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ，则该反应的热化学方程式H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(g) △H＝－241.8 kJ/mol。1g水蒸气转化为液态水放热2.44kJ，则18g水蒸气转化为液态水放热2.44kJ×18＝43.92kJ，所以反应H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(l) △H＝－285.72 kJ/mo，则生成2mol液态水时的△H＝－571.44KJ/mol。
点评：该题是基础性试题的考查，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。
如表所示的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量
（1）根据上述数据，物质本身具有的能量最低的是______（填序号）．
A．H2
B．Cl2
C．Br2
D．I2
（2）下列氢化物中，最稳定的是______（填序号）．
A．HCl
B．HBr
C．HI
（3）X2+H2⇌2HX（X代表Cl、Br、I）的反应是______（填“吸热”或“放热”）反应．
（4）相同条件下，X2（X代表Cl、Br、I）分别与氢气反应，若消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收热量最多的是______．
正确答案
（1）根据表中数据可知，破坏1mol氢气中的化学键所消耗的能量最高，则说明氢气最稳定，具有的能量最低，故选：A；
（2）根据表中数据可知，破坏1mol氯化氢中的化学键所消耗的能量最高，则说明HCl最稳定，故选：A；
（3）反应X2+H2=2HX，若X2为Cl2，旧键断裂吸收的热量：243kJ+436kJ=679kJ，新键生成释放的热量：432kJ×2=864kJ，反应放出的热量为185kJ，
反应X2+H2=2HX，若X2为Br2，旧键断裂吸收的热量：193kJ+436kJ=629kJ，新键生成释放的热量：366kJ×2=732kJ，反应放出的热量为103kJ，
反应X2+H2=2HX，若X2为I2，旧键断裂吸收的热量：151kJ+436kJ=587kJ，新键生成释放的热量：298kJ×2=596kJ，反应放出的热量为9kJ，
因此三个反应都为放热反应，故答案为：放热反应；
（4）因化学反应所吸收或放出的能量即为反应热，反应热等于反应中断裂旧化学键消耗的能量之和与反应中形成新化学键放出的能量之和的差，以氯元素为例计算断开1molCl-Cl键和H-H键需吸收能量：243kJ+436kJ=679kJ，而形成2molHCl放出的能量为2×432kJ=864 kJ，所以在Cl2+H2=2HCl反应中放出864kJ-679kJ=185kJ的热量，同理可计算在Br2+H2=2HBr、I2+H2=2HI反应中分别放出103kJ、9kJ的热量．故答案为：Cl2．
火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态双氧水。当把0.4mol液态肼和0.8mol H2O2混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256.7kJ的热量（相当于25℃、101 kPa下测得的热量）。
（1）反应的热化学方程式为 ______________ 。
（2）此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是
_______________________________________________________________________。
正确答案
（1）N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g) +4H2O(g)；△H＝－641.75 KJ·mol－1（2分）
（2）产物不会造成环境污染（1分）
试题分析：（1）液态肼与双氧水发生的化学方程式为：N2H4+2H2O2=N2+4H2O，因为0.4mol液态肼放出256.7KJ的热量，则1mol液态肼放出的热量为256.7/0.4=641.75kJ，所以反应的热化学方程式为：N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g) +4H2O(g)；△H＝－641.75 KJ·mol－1；（2）此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是产物为氮气和水，不会造成环境污染。
点评：本题考查热化学方程式的书写，该知识点是高考考查的重点和难点，本题难度不大。
（8分）天然气的主要成分甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式是：
CH4(g) + 2O2(g) == CO2(g) + 2H2O（l） ΔH="=" －889.6kJ/mol
请回答下列问题：
（1）反应物能量总和________（填“大于”、“小于”或“等于”）生成物能量总和。
（2）若1 mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，则放出的热量 （填“＞”、“＜”或“＝”）889.6kJ。
（3）已知氢气燃烧生成液态水的热化学方程式是：2H2(g)+O2(g) ===2H2O（l） ΔH =－572kJ/mol ，则相同质量的甲烷和氢气，完全燃烧生成液态水，放热较多的是________。
（4）如图所示的装置是由CH4、O2和KOH溶液组成的新型燃料电池，利用该装置可以将 能转化为 能。
正确答案
(8分)（1）大于（2分） （2）<（2分）
（3）氢气（2分） （4）化学能；电能（每空各1分）
（1）甲烷燃烧是放热反应，所以反应物能量总和大于生成物能量总和。
（2）由于气态水的能量大于液态水的能量，因此甲烷燃烧生成液态水放出的热量多。所以若1 mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，则放出的热量＜889.6kJ。
（3）根据热化学方程式可知，单位质量的甲烷和氢气完全燃烧放出的热量分别是889.6kJ÷16＝55.6kJ，572kJ÷4＝143kJ，所以氢气燃烧放出的热量多。
（4）原电池是把化学能转化为电能的装置。
列两个热化学方程式：2H2（g）+O2（g）==H2O（l）；△H=" —" 571.6KJ/mol，
C3H8（g）+5O2（g）==3CO2（g）+4H2O（l）；△H= —2220.0KJ/mol，
⑴H2的燃烧热为 ，
⑵实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol，完全燃烧生成液态的水时放热6264.5KJ，则混合气体中H2和C3H8的体积比是 。
（3）已知H2O（l）==H2O（g）△H= +44KJ/mol写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式： 。
正确答案
（1）285.8KJ/mol （2）1：1
（3）C3H8（g）+5O2（g）==3CO2（g）+4H2O（g）；△H= —2044KJ/mol
（1）燃烧热是指在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，所以氢气燃烧热是 571.6KJ/mol÷2＝285.8KJ/mol。
（2）设混合气体中H2和C3H8的物质的量分别是x、y，则x+y＝5、285.8x+2220y＝6264.5，解得x＝y＝2.5mol，所以x、y＝1︰1。
（3）根据盖斯定律可知，反应①C3H8（g）+5O2（g）==3CO2（g）+4H2O（l）；△H= —2220.0KJ/mol和②4H2O（l）==4H2O（g）△H= +176KJ/mol合并即可，即①＋②即得到C3H8（g）+5O2（g）==3CO2（g）+4H2O（g）；△H= —2044KJ/mol。
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)
反应Al2O3(s) +3C(s)
正确答案
a+b
上述两式相加即得Al2O3(s)+3C(s)
11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液反应放出11.46 kJ的热量,该反应的热化学方程式为 ,则KOH与H2SO4的中和热为 。
正确答案
KOH(aq)+H2SO4(aq)
n(KOH)="0.2" mol,n(H2SO4)="0.1" mol,两者恰好完全反应生成0.2 mol水,放出11.46 kJ的热量,由中和热的定义可知,生成1 mol水,放出的热量为11.46 kJ×5="57.3" kJ。
（1） 8g液态的CH3OH在氧气中完全燃烧，生成二氧化碳气体和液态水时释放出Q kJ的热量。试写出液态CH3OH燃烧热的热化学方程式 。
（2）在化学反应过程中，破坏旧化学键需要吸收能量，形成新化学键又会释放能量。
已知反应N2＋3H2=2NH3 ΔH＝a KJ/mol。
试根据表中所列键能数据计算a的数值为： 。
（3）已知：C(s，石墨)＋O2(g)=CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ/mol
2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ/mol
2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2599 kJ/mol
根据盖斯定律，由C(s，石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的热化学方程式：
。
正确答案
.（1）CH3OH(l)+3/2 O2(g)="=" CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝－4QKJ/mol
（2） -93。 （3）2C(s,石墨)+H2(g)=C2H2(g) 
试题解析：（1） 燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物释放的热量。8g CH3OH燃烧放热Q kJ，则1 molCH3OH完全燃烧放热4Q kJ.所以CH3OH(l)+ O2(g)="=" CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝－4QKJ/mol；
（2） ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=（945+3×436）kJ/mol -2×3×391 kJ/mol ="-93" kJ/mol，即a=-93
（3） ：C(s，石墨)＋O2(g)=CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ/mol ①
2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ/mol ②
2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－2599 kJ/mol ③
由 (①×4+ ②-③)/2得
2C(s,石墨)+H2(g)=C2H2(g)
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