- 化学反应与能量的变化
- 共3280题
热化学方程式中的H实际上是热力学中的一个物理量,叫做焓.一个体系的焓(H)的绝对值到目前为止还没有办法测得,但当体系发生变化时,我们可以测得体系的焓的变化,即焓变,用“△H”表示,△H=H(终态)-H(始态).
(1)化学反应中的△H是以______的形式体现的.
对于化学反应A+B=C+D,若H(A)+H(B)>H(C)+H(D),则该反应的△H为______0(填“大于”.“小于”),该反应是______(填“放热”或“吸热”)反应;
(2)进一步研究表明,化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关.
已知:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-185kJ•mol-1,△H(H2)=436kJ•mol-1,
△H(Cl2)=247kJ•mol-1.则△H(HCl)=______.
(3)Hess G.H在总结大量实验事实之后认为,只要化学反应的始态和终态确定,则化学反应的△H便是定值,与反应的途径无关.这就是有名的“Hess定律”.
已知:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-25kJ•mol-1
3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47kJ•mol-1
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)△H=19kJ•mol-1
请写出CO还原FeO的热化学方程式:______.
正确答案
(1)化学反应过程中一定伴随着能量的变化,反应焓变主要是指反应前后的热量变化;对于化学反应A+B=C+D,若H(A)+H(B)>H(C)+H(D):△H=H(终态)-H(始态),判断可知△H<0;反应是放热反应;
故答案为:热能;小于; 放热;
(2)已知:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-185kJ•mol-1,△H(H2)=436kJ•mol-1,△H(Cl2)=247kJ•mol-1;依据△H=H(终态)-H(始态),
△H=2△H(HCl)-△H(H2)-△H(Cl2)=-185kJ•mol-1;则△H(HCl)=434 kJ•mol-1;故答案为:434 kJ•mol-1 ;
(3)依据盖斯定律
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-25kJ•mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47kJ•mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)△H=19kJ•mol-1①×3-③×2+②得到:6FeO(s)+6CO(g)═6Fe(s)+6CO2(g)△H=-66 kJ•mol-1
得到热化学方程式为:FeO(s)+CO(g)═Fe(s)+CO2(g)△H=-11 kJ•mol-1故答案为:FeO(s)+CO(g)═Fe(s)+CO2(g)△H=-11 kJ•mol-1
在火箭推进器中装有还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态H2O2,当它们混合时,即产生大量的氮气和水蒸气,并放出大量的热量。已知一些键断裂所需能量数据:
N-N:159 kJ /mol N="N:419" kJ /mol N≡N:945 kJ /mol H-H:436 kJ /mol
N-H:389 kJ /mol H-O:465 kJ /mol O-O:138 kJ /mol O="O:498" kJ /mol
①写出肼和过氧化氢的结构式:肼______ ___,过氧化氢______
②写出肼和双氧水反应的热化学方程式_____________________________。
正确答案
①
②N2H4(l) + 2H2O2(l) = N2(g)+4H2O(g);△H=" —814" KJ/mol
①根据肼和双氧水的结构简式可知,二者的结构式是。
②反应热就是断键吸收的热量和形成化学键所放出的能量的差值,所以该反应的反应热是4×389 kJ /mol+159 kJ /mol+2×2×465 kJ /mol+2×138 kJ /mol-4×2×465 kJ /mol-945 kJ /mol =—814 KJ/mol,所以该反应的热化学方程式是N2H4(l) + 2H2O2(l) = N2(g)+4H2O(g);△H=" —814" KJ/mol。
(3分)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学反应方程式:298K时,
C(s,石墨)+ O2(g)= CO2(g) △H1= -393.5kJ/mol
2H2(g)+ O2(g)==2H2O (l) △H2= -571.6kJ/mol
2C2H2(g)+ 5O2(g)==4CO2(g) + 2H2O (l) △H3= -2599kJ/mol
写出298K时C(s,石墨)和H2(g)生成1mol C2H2(g)的热化学反应方程式:_____________
正确答案
2C(s,石墨)+ H2(g)= C2H2(g) △H3=+226.7kJ/mol
考查盖斯定律的应用。根据反应①C(s,石墨)+ O2(g)= CO2(g) △H1= -393.5kJ/mol、
反应②2H2(g)+ O2(g)==2H2O (l) △H2= -571.6kJ/mol和反应③2C2H2(g)+ 5O2(g)==4CO2(g) + 2H2O (l) △H3= -2599kJ/mol可知,将①×4+②-③得到4C(s,石墨)+ 2H2(g)= 2C2H2(g),所以该反应的反应热△H=-393.5kJ/mol×4—571.6kJ/mol+2599kJ/mol=+453.4 kJ/mol。
能源短缺是人类面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源.具有广泛的开发和应用前景.因此甲醇被称为21世纪的新型燃料.
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应A:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应B:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2
①下列条件中,能说明反应A达到平衡状态的是______.
A.生成甲醇的速率与生成水的速率相等 B.v(H2)/3=v(CH3OH)
C.恒容容器中,体系的压强不再改变 D.恒容容器中,混合气体密度不再发生改变
②在一定的压强下,将CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,则
△H2______0,△S______0(填“>”、“=”或“<”).
③对于反应B,若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是______.
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.按原比例再充入CO和H.
④某温度下,将2mol CO和6mol H2,充人2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol•L-1,则CO的转化率为______,则该温度下该反应的平衡常数为______.
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(I)十3O2(g)=CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ•mol-1
②2CO(g)+O2 (g)═2CO2 (g)△H=-566.0kJ•mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ.mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式______.
正确答案
(1)①A.无论是否达到平衡状态,都存在生成甲醇的速率与生成水的速率相等,不能用来判断平衡状态的标志,故A错误;
B.v(H2)=v(CH3OH),符合反应速率之比等于化学计量数之比,但不能说明正逆反应速率相等,不能判断是否达到平衡,故B错误;
C.反应前后气体的化学计量数不等,恒容容器中,体系的压强不再改变,说明达到平衡状态,故C正确;
D.化学反应前后气体的质量不变,容器的体积不变,无论是否达到平衡状态,恒容容器中,混合气体密度都不发生改变,不能判断是否达到平衡,故D错误.
故答案为:C;
②由方程式可知,反应生成气体的物质的量减少,则△S<0,反应能自发进行,应满足△G=△H-T•△S<0,则△H2<0,
故答案为:<;<;
③A.由①可知,该反应放热,升温,平衡向逆反应方向移动,甲醇产率减小,故A错误;
B.将CH3OH(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,甲醇产率增大,故B正确;
C.充入He,使体系总压强增大,各物质的浓度不变,平衡不移动,故C错误
D.按原比例再充入CO2和H2,由等效平衡可知平衡正向移动,甲醇产率增大,故D正确;
故选:BD.
④设一氧化碳的变化量为x,则
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
初始浓度(mol/L) 1 3 0
变化浓度(mol/L) 0.8 1.6 0.8
平衡浓度(mol/L) 0.2 2.4 0.8
则CO的转化率=×100%=80%,平衡常数K=
=
=2.04,
故答案为:80%;2.04;
(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的反应CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)和反应①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol,②2CO (g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol,③H2O(g)=H2O(l)
△H=-44.0kJ/mol之间的关系为:①×-②×
+2×③=-442.8 kJ∕mol,
故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8kJ∕mol.
已知:2Al (s)+O2(g)=== Al2O3(s) △H=" -1" 644.3 kJ• mol-1
2Fe (s) +O2(g)=== Fe2O3(s) △H=" -815.88" kJ• mol-1
试写出铝粉与氧化铁粉末发生铝热反应的热化学方程式___________________________。
正确答案
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) △H=-828.42kJ·mol-1
考查盖斯定律的应用。根据盖斯定律可知,①-②即得到
2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s) ,所以反应热△H=―1 644.3 kJ• mol-1+815.88 kJ• mol-1=-828.42kJ·mol-1。
(6分)“嫦娥二号”卫星于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空,并且获得了圆满成功。火箭推进器中装有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态H2O2,当它们混合反应时,产生大量氮气和水蒸气,并放出大量的热.已知0.4 mol液态肼与足量的液态H2O2反应生成氮气和水蒸气,放出256.652 kJ的热量.
(1)反应的热化学方程式为_________________________________________________
(2)又知H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ/mol,则16 g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成液态水时放出的热量是____ ___ kJ.
(3)此反应用于火箭推进,除释放出大量的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) ΔH=-641.63 kJ/mol
(2)408.8 (3)对环境无污染
(1)0.4 mol液态肼与足量的液态H2O2反应生成氮气和水蒸气,放出256.652 kJ的热量,则1mol液态肼与足量的液态H2O2反应生成氮气和水蒸气,放出256.652 kJ÷0.4=641.63 kJ,所以该反应的热化学方程式是N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH=-641.63 kJ/mol。
(2)16 g液态肼的物质的量是0.5mol,生成2mol气态水,放出641.63 kJ/mol×0.5mol=320.815kJ热量。又因为2mol气态水转化为液态水又放出44 kJ/mol×2=88kJ热量,所以最终放出的热量是320.815kJ+88kJ=408.815kJ热量。
(3)根据反应的化学方程式可知,生成物是氮气和水,对环境无污染。
课本“交流•研讨”栏目有这样一组数据:破坏1mol氢气中的化学键需要吸收436kJ能量;破坏1/2mol 氧气中的化学键需要吸收249kJ的能量;形成水分子中1molH-O键能够释放463kJ 能量.下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化,请将图中①、②、③的能量变化的数值,填在下边的横线上.①______ kJ ②______ kJ ③______kJ.
正确答案
反应的方程式为:2H2+O2=2H2O,
2molH2和1molO2参加反应断裂化学键吸收的能量为:2×436kJ+498kJ=1370kJ,
生成2molH2O形成新化学键放出的能量为:4×463kJ=1852kJ,
所以2molH2和1molO2生成2molH2O共释放的能量为:1852kJ-1370kJ=482kJ,
故答案为:1370;1852;482.
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示.已知1mol SO2(g)氧化为1mol
SO3(g)的△H=-99kJ/mol.请回答下列问题:
(1)图中A点表示:______;C点表示:______.E的大小对该反应的反应热______(填“有”或“无”)影响.
(2)图中△H=______kJ/mol.
正确答案
(1)因图中A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量,B为活化能,反应热可表示为A、C活化能的大小之差,活化能的大小与反应热无关,
故答案为:反应物总能量;生成物总能量;无;
(2)因1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的△H=-99kJ•mol-1,所以2molSO2(g)氧化为2molSO3的△H=-198kJ•mol-1,
则2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)△H=-198KJ•mol-1,故答案为:-198;.
已知: C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ/mol
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g) ΔH= 。
正确答案
-80 kJ·mol-1
试题分析:已知①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ/mol,②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol,③TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ/mol,则依据盖斯定律可知①×2+③-②即得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g) ΔH=-80 kJ·mol-1。
工业上制备 BaC12 的工艺流程图如图所示:
某研究小组在实验室用重晶石(主要成分BaSO4)对工业过程进行模拟实验。查表得:
(1)反应C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H = kJ/mol
(2)过滤过程中需要使用玻璃棒,玻璃棒的作用是 。
(3)盐酸溶解焙烧的固体后,产生的气体用过量 NaOH 溶液吸收,得到硫化钠溶液。 Na2S 水解的离子方程式为 。
(4)向BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,当两种沉淀共存时, = 。[已知:
Ksp(AgBr) = 5.4×10─13 , Ksp(AgCl) = 2.0×10─10]
正确答案
(1)+172.5 (2)引流 (3)S2-+H2OHS-+OH-,HS-+H2O
H2S+OH-;(4)2.7×10-3.
试题分析:利用盖斯定律将方程式(①-②)/2得C(s) + CO2(g)2CO(g)的△H ="+172.5" kJ/mol;向
BaCl2溶液中加入AgNO3和KBr,当两种沉淀共存时,为AgCl与AgBr的溶度积的比值。
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