- 化学反应与能量的变化
- 共3280题
(6分)(1)肼(N2H4)是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。已知在101kPa时,32.0gN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出热量624kJ(25℃时),N2H4完全燃烧反应的热化学方程式是:
(2)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的KOH溶液,
肼—空气燃料电池放电时:负极的电极反应式是:
(3)下图是一个电化学过程示意图。假设使用肼—空气燃料电池作为本过程中的电源,铜片的质量变化128g,则肼一空气燃料电池理论上消耗标标准状况下的空气 L(假设空气中氧气体积含量为20%)
正确答案
(6分)(1)N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l);△H=-624kJ/mol
(2)N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑ (3)112
(1)32g肼恰好是1mol,所以热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l);△H=-624kJ/mol。
(2)原电池中负极是失去电子的,肼在负极通入。又因为电解质是氢氧化钾,所以负极反应式为N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑。
(3)根据装置可知,铜和电源的正极相连,作阳极。因此反应中转移电子是所以根据电子得失守恒可知,消耗氧气是1mol,则空气是5mol,标准状况下的体积是5mol×22.4L/mol=112L。
(8分)(1)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知:N≡N键的键能是948.9kJ·mol-1,H-H键的键能是436.0 kJ·mol-1;由N2和H2合成1molNH3时可放出46.2kJ的热量。N-H键的键能是 。
(2)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:
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-24.8 kJ·mol-1
3Fe2O3(s)+ CO(g)==2Fe3O4(s)+ CO2(g) △H=-47.2 kJ·mol-1
Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g) △H=+640.5 kJ·mol-1
写出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:
_________________ 。
正确答案
(1)391.6 kJ·mol-1 (2)CO(g)+FeO(s)= Fe(s) + CO2(g) △H=-218.00kJ·mol-1
考查反应热的计算及热化学方程式的书写。
(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,因此根据合成氨的方程式可知△H=948.9kJ/mol+3×436.0 kJ/mol-2×3×x=-92.4 kJ/mol,解得x=391.6 kJ/mol.
(2)根据①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △H=-24.8 kJ/mol、②3Fe2O3(s)+ CO(g)==2Fe3O4(s)+ CO2(g) △H=-47.2 kJ/mol和③Fe3O4(s)+CO(g)==3FeO(s)+CO2(g) △H=+640.5 kJ/mol可知,①×3-②-③×2可得6FeO(s)+6CO(g)=6Fe(s)+6CO2(g),所以反应的反应热为-24.8 kJ/mol×3+47.2 kJ/mol-640.5 kJ/mol×2=-1308.2 kJ/mol,热化学方程式为CO(g)+FeO(s)= Fe(s) + CO2(g) △H=-218.00 kJ/mol。
已知:1molC、1molCO分别按下式反应(燃烧):
①C(s)+O2(g)=CO(g)放热110.5kJ
②CO(g)+O2(g)=CO2(g)放热283.0kJ
③C(s)+O2(g)=CO2(g)放热393.5kJ
请回答:
(1)根据上述反应及数据,煤炭充分燃烧具有的优点是______.
a.放出热量多节约能源
b.减少对环境的污染
(2)根据反应②,断开1molCO(g)与0.5molO2(g)中的化学键所吸收的能量,比形成1molCO2(g)中的化学键所放出的能量______(填“多”或“少”).
(3)在图中画出反应③能量随反应过程的变化曲线.
(4)单质碳通过先与氧气反应生成CO(g),再与氧气反应生成CO2(g),所放出的热量之和与相同质量的碳与氧气完全反应生成CO2(g)所放出的热量的关系是______(填“相等”或“不等”).
正确答案
(1)结合数据和反应产物说明,可知煤炭充分燃烧产生的热量多和产物无污染,故答案为:产生的热量多;产物无污染,故答案为:ab;
(2)反应②是放热反应,断开1molCO(g)与0.5molO2(g)中的化学键所吸收的能量,比形成1molCO2(g)中的化学键所放出的能量少;
故答案为:少;
(3)反应③是放热反应,反应物能量高于生成物能量依据能量高低和变化画出能量曲线变化,如图
,故答案为:
;
(4)已知:①C(S)+1/2O2(g)=CO(g)△H=-110.5KJ•mol-1,
②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0KJ•mol-1,
利用盖斯定律将①+②可得C(S)+O2(g)=CO2(g)△H=(-110.5kJ•mol-1)+(-283.0kJ•mol-1)=-393.5KJ•mol-1,
即单质碳通过先与氧气反应生成CO(g),再与氧气反应生成CO2(g),所放出的热量之和等于相同质量的碳与氧气完全燃烧生成CO2(g)所放出的热量,
故答案为:相等.
将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。
煤转化为水煤气的主要化学反应为:C+H2O(g)CO+H2。
C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为:
C(s)+O2(g)==CO2(g) △H1=-393.5kJ·mol-1;
H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H2=-242.0kJ·mol-1;
CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H3=-283.0kJ·mol-1;
试回答:
(1)请你根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式:_________________ 。
(2)比较反应热数据可知,1molCO(g)和1 molH2(g)完全燃烧放出的热量之和,比1molC(s)完全燃烧放出的热量_________ (填“多”或“少”)。
(3)根据下列循环图:
请你写出△H1、△H2、△H3、△H4之间存在的关系式___________ 。
正确答案
(1)C(s)+H2O(g) == CO(g)+H2(g) ; △H=+131.5kJ·mol-1 (2)多
(3)△H1=△H2+△H3+△H4
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
再燃料水煤气:
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); ΔH=-393.5 kJ·mol-1② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g); ΔH=-566 kJ·mol-1
③ TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g); ΔH=+141 kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=______________。
(4)已知下列各组热化学方程式
(1)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2 △H=-25kJ/mol
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) △H=-47kJ/mol
(3)Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) △H=+640kJ/mol
请写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe和CO2(g)的热化学方程式________________________。
(5)在标准状况下的11.2L甲烷完全燃烧生成CO2和液态水放出444.8KJ热量(298K),其热化学方程式为___________________已知断裂下列1mol化学键需要吸收的能量分别为:C=O:745KJ/mol,
O=O:496kJ/mol , C-H:414KJ/mol 则断裂1molH-O键需要提供的能量为_____________kJ
正确答案
(1)等于
(2)ΔH1=ΔH2+(ΔH3+ΔH4)/2
(3)-80kJ·mol-1
(4)FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) △H=-218kJ/mol
(5)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H=-889.6kJ/mol;511.9
把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径Ⅰ:C(s)+O2(g) CO2(g) (1mol碳单质反应放热Q1 kJ)
途径Ⅱ:先制水煤气 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) (1mol碳单质反应吸热Q2 kJ)
再燃烧水煤气 2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) (1molCO和1molH2反应共放热Q3 kJ)
试回答下列问题:
(1)当等物质的量的单质碳反应时,途径Ⅰ放出的热量_________(填“大于”、“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。
(2)Q1 、Q2 、Q3 的数学关系式是__________________。
(3)由于制取水煤气反应是吸热反应,所以反应物所具有的总能量________(填“大于”、“等于”或“小于”)生成物所具有的总能量。
(4)简述煤通过途径Ⅱ作为燃料的意义:_____________。
正确答案
(1)等于
(2)Q1 = Q3- Q2
(3)小于
(4)燃烧充分,节约能源,污染轻
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1 mol SO3(g)的△H=-99 kJ/mol。 请回答下列问题
(1)图中E的大小对该反应的反应热有无影响? ___________。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低? ____________。
(2)写出图中由A生成C的热化学反应方程式____________________
(3)V2O5的催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物;四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式______________________
(4)已知单质硫的燃烧热为296 kJ/mol,计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的△H=______。
正确答案
(1)没有影响 ;降低
(2)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-198kJ/mol
(3)SO2+V2O5==SO3+2VO2、 4VO2+O2==2V2O5
(4)-1185kJ/mol
在化学反应中,只有活化分子才能发生有效碰撞而发生化学反应.使普通分子变成活化分子所需提供的平均能量叫活化能,其单位通常用kJ•mol-1表示.请观察如图,回答下列问题:
(1)图中所示反应是______(填“吸热”或“放热”)反应△H是______(用E1、E2表示).
(2)已知热化学方程式:
H2(g)+O2(g)=H2O(g)AH=-241.8kJ•mol-1,
该反应的活化能为167.2kJ•mol-1,则其逆反应的活化能为______.
(3)对于同一反应,图中虚线(II)与实线(I)相比,活化能大大降低,活化分子百分数增多,反应速率加快,你认为最可能的原因是______.
正确答案
(1)依据图象分析反应物的能量大于生成物的能量,反应放热;反应的焓变=生成物的能量-反应物的能量,所以△H=E2-E1;
故答案为:放热,E2-E1 ;
(2)反应的活化能是使普通分子变成活化分子所需提供的最低限度的能量,依据图象能量关系可知,逆反应的活化能=正反应的活化能+反应的焓变;H2(g)+O2(g)═H2O(g)△H=-241.8kJ•mol-1,该反应的活化能为167.2kJ•mol-1,则其逆反应的活化能=167.2KJ/mol+241.8KJ/mol=409.0KJ/mol;
故答案为:409.0KJ/mol;
(3)对于同一反应,图中虚线( II)与实线( I)相比,活化能降低,活化分子的百分数增多,反应速率加快,催化剂有此作用,所以使用了催化剂;
故答案为:使用了催化剂.
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“ΔH”表示,ΔH=H(终态)-H(始态)。
(1)化学反应中的ΔH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ΔH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:298K时,
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH= -185 kJ/mol ΔH(H2)= 436 kJ/mol, ΔH(Cl2)= 247 kJ/mol。 则ΔH(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ΔH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) ΔH = -25 kJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH = -47 kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH = +19 kJ/mol
请写出CO还原FeO的热化学方程式_______________________。
正确答案
(1)热能;小于;放热
(2)434 kJ/mol
(3)FeO(s)+CO(g)==Fe(s)+CO2(g) △H= -11 kJ/mol
为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的反应热,并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(1) 实验测得,5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,则甲醇的燃烧热ΔH= ___________。
(2)今有如下两个热化学方程式:则a _________b(填>, = , <)
H2(g)+ O2(g) = H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
H2(g)+ O2(g) = H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1
(3)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量。
已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=a kJ·mol-1。试根据表中所列键能数据估算a的值:________
(写出+或-)。
(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算。已知:
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ·mol-1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ·mol-12C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599kJ·mol-1
根据盖斯定律,计算298K时由C(s)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的反应热△H =________________。
正确答案
(1)△= kJ·mol-1
(2)>
(3)-93
(4)+453.4
扫码查看完整答案与解析