热化学方程式_章节学习

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题型：简答题

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简答题 · 14 分

20．工业上通常用下列方法治理含氮化合物的污染。

（1）用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。已知：

N2(g)+ O2(g)＝2NO(g) △H＝＋180.5 kJ/mol

2C(s)+ O2(g)＝2CO(g) △H＝—221.0 kJ/mol

C(s)+O2(g)＝CO2(g) △H＝—393. 5 kJ/mol

写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式___________________。

（2）用NH3还原NOx生成N2和H2O。现有NO、NO2的混合气3 L，可用同温同压下3.5 L的NH3恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为________。

（3）电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解的原理如图1，A为电源的极，阴极反应式为。

（4）通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离。图2是某些金属氢氧化物在不同浓度和pH时的沉淀——溶解图像，图中直线上的点表示平衡状态。当溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时，认为该离子沉淀完全。

①相同条件下，Fe (OH)3、Al(OH)3、Cr(OH)3三种物质的溶度积常数最大的是_______，图中A、B、C三点中表示Fe(OH)3的沉淀速率大于溶解速率的是________。

②由图可得Fe(OH)2的溶度积的值为_________。

正确答案

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知识点

热化学方程式

1

题型：简答题

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简答题 · 12 分

19．甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。

I：CH4（g） + H2O（g）CO（g） + 3H2（g） △H＝+206.0kJ·mol－1

II：CO（g） + 2H2（g）CH3OH（g） △H＝－129.0kJ·mol－1

（1）CH4（g）与H2O（g）反应生成CH3OH （g）和H2（g）的热化学方程式为：__________________________。

（2）将1.0molCH4和2.0molH2O（g）通入容积为10L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如下图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示该反应的平均反应速率为。

②100℃时反应I的平衡常数为。

（3）在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下，将amol CO与3amol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是（填字母序号）。

　A．c（H2）减少

　B．正反应速率加快，逆反应速率减慢

　C．CH3OH 的物质的量增加

　D．重新平衡减小

　E．平衡常数K增大

（4）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+ 做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用上图装置模拟上述过程：

① 写出阳极电极反应式。

② 写出除去甲醇的离子方程式。

正确答案

（1）CH4（g）+H2O（g）=CH3OH （g）+H2（g））△H=+77kJ•mol-1

（2）

①0.03 mol•L-1•min-1

②2.25×10-4

（3）C、D

（4）

①Co2+—e-=Co3+

① 6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+

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知识点

热化学方程式电极反应和电池反应方程式

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题型：简答题

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简答题 · 12 分

20．甲醇是极为重要的有机化工原料，在化工、医药、轻工、纺织及运输等行业都有广泛的应用。可以用CH4和H2O为原料，通过下列反应来制备甲醇。

I：CH4(g) + H2O(g)CO(g) + 3H2(g) △H＝+206．0kJ·mol－1

II：CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) △H＝－129．0kJ·mol－1

（1）CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为：______________________________。

（2）在压强为0．1MPa、温度为300℃条件下，使1molCO与2molH2在催化剂作用下在恒温恒容的容器中发生反应II生成甲醇，下列有关说法正确的是（填字母序号）。

　A．移走CH3OH，平衡正向移动，正反应速率加快

　B．反应达平衡后，再加入1molCO与2molH2，CO转化率增大

　C．混合气体的密度不变时，说明反应达到平衡

　D．平衡后，将容器体积压缩至原来一半，平衡常数K增大

（3）某科研组设计见如图装置，利用电解乙醇和氢氧化钠制取乙醇钠（阳离子交换膜只允许Na+通过）。电解时阳极产成的气体是，阴极发生的电极反应式为。

（4）甲醇对水质会造成一定的污染，可利用Co2（SO4）3氧化除去甲醇，得到CoSO4和一种常见气体。请写出除去甲醇的离子方程式。

正确答案

（1）CH4（g）+H2O（g） =CH3OH(g) +H2（g）△H=+77.0 kJ/mol

（2）B

（3）O2；CH3CH2OH+2e－＝2CH3CH2O－+H2↑

（4）6Co3+ + CH3OH + H2O = CO2↑+ 6Co2+ + 6H+

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知识点

热化学方程式电极反应和电池反应方程式

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题型：填空题

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填空题 · 15 分

氨的合成是最重要的化工生产之一。

Ⅰ．工业上合成氨用的H2有多种制取的方法：

① 用焦炭跟水反应：C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)；

② 用天然气跟水蒸气反应：CH4(g) + H2O(g) CO(g)+ 3H2(g)

已知有关反应的能量变化如下图，且方法②的反应只能在高温下发生，

则方法②中反应的ΔH =___________ kJ/moL。

Ⅱ．在3个1L的密闭容器中，同温度下、使用相同催化剂分别进行反应：

3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，反应达到平衡时有关数据为：

(1) 下列能说明该反应已达到平衡状态的是

a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1︰3︰2 b．v(N2)正＝3v(H2)逆

c．容器内压强保持不变 d．混合气体的密度保持不变

(2) 甲容器中达到平衡所需要的时间t 5min (填>、< 或=)

(3) 乙中从反应开始到平衡时N2的平均反应速率 (注明单位)。

(4) 分析上表数据，下列关系正确的是________.

a．2c1 = 3mol/L b．ω1 = ω2 c． 2ρ1 = ρ2

(5) 该温度下，容器乙中，该反应的平衡常数K=__________（用分数表示）(mol/L)－2。
(6) 常温下NH4＋(aq) + H2O(l) NH3•H2O(aq) + H＋(aq)的化学平衡常数为5.55×10—10 mol·L—1，则NH3•H2O的电离平衡常数K= (保留三位有效数字)。已知草酸的电离常数为：Ka1=5.9×10—2 Ka2=6.4×10—5，则草酸氢铵的水溶液中离子浓度由大到小的顺序是：________________________________________。
Ⅲ．(1)有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图1所示。
电池正极的电极反应式是，A是。

(2)用氨合成尿素的反应为2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(s)+ H2O(g)。工业生产时，原料气带有水蒸气。图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是。
②测得B点氨的转化率为40%，则x1 。

正确答案

Ⅰ．ΔH =+(a+3b-c)

Ⅱ．(1) c

(2) t > 5

(3) 0.2 mol·L-1·min-1

(4) c

(5) K= 4/81

(6) 1.80×10-5mol•L-1

C（NH4+）＞C（HC2O4-）＞C（H+）＞C（C2O42-）＞C（OH-）

Ⅲ．N2+8H++6e-=2NH4+；氯化铵

(2) Ⅲ；3

解析

略

知识点

热化学方程式用盖斯定律进行有关反应热的计算电极反应和电池反应方程式化学平衡的计算

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题型：简答题

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简答题 · 14 分

碳及其化合物在科技、社会生产、生活中有着广泛的应用。请按要求回答下列问题：

23.已知：2CH4(g)＋3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l) △H1=﹣1214.6 kJ/mol

2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) △H2=﹣566 kJ/mol

请写出CH4燃烧热的热化学方程式：______________________________________。

24.在不同温度下反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)的平衡常数K如下表：

该反应的△H______0。（填“>”、“=”或“<”）。

900℃时发生上述反应，CO2的转化率随时间变化如下图所示，若到达平衡后加压，则H2的转化率将（填“增大”、“减小”或“不变”，下同）________，正反应速率将_________。

其他条件相同时，请在下图中画出750℃时CO2的转化率随时间变化的示意图。

在900℃时发生上述反应，以下表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正方向移动的组是（填编号）_____，平衡后与C中各物质的百分含量相等的组有______(填编号)

25.以二甲醚(CH3OCH3)、空气、KOH溶液为原料可设计为燃料电池

①放电时，负极电极反应式：______________________________________。

②假设该燃料电池中盛有100.0 mL 3.0 mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为6.72 L，放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为_____________________________________________。

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝－890.3 kJ/mol

考查方向

本题考查了热化学方程式的书写及燃烧热的概念

解题思路

根据燃烧热的定义，写方程式是可燃物只能是1mol：

CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H＝1/2△H1+1/2 △H2=－890.3 kJ/mol

易错点

忽略可燃物只能是1mol，即燃烧热的定义。

教师点评

本题考查了热化学方程式的书写，盖斯定律的应用及燃烧热的定义，在高考中出现频率高。

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

<（1分）不变（1分）增大（1分）

AD（2分） BD（2分）

考查方向

本题考查了化学平衡常数、化学平衡移动，化学反应速率，图像等知识点及学生分析图表获取信息的能力。

解题思路

< 根据表格数据可知，随温度的升高，K值减小，说明生成物浓度减小，平衡逆移，该反应正反应方向为放热反应。

不变增大该反应为反应前后气体分子数目不变的反应，故增大压强平衡不发生移动，转化率不变，但压强增大，正逆反应速率都增大。

、

根据第一空，该反应为放热反应，750。C时，温度降低，速率减慢，达到平衡的时间变长，拐点延后，但平衡正移，二氧化碳转化率增大，平台高。

易错点

平衡移动和反应速率的影响结果混淆。

教师点评

本题考查了化学平衡常数、化学平衡移动，化学反应速率，图像等知识点及学生分析图表获取信息的能力。在高考中出现频率较高，但全国卷对该部分内容的考查难度稍大，本题难度较小。

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

CH3OCH3－12e－+ 16OH－＝2CO32－+11H2O（2分）
c(K+)＞c (HCO3－)＞c (CO32－)＞c (OH－)＞c( H+ ) （1分）

解析

由题意可知：

n(O2)=6.72/22.4 mol =0.3mol n(KOH)=0.3mol

n(e-)=4n(O2)=1.2mol 根据电子得失守恒：

n(CO2)=0.2mol

2KOH+ CO2= K 2 CO+ H 2 O

0.3 0.15 0.15

K 2 CO3+ H 2 O+ CO2=2KHCO3

0.05 0.05 0.1

即最终为n(K 2 CO3)=n(KHCO3)

碳酸钠水解程度大于碳酸氢钠，故得到答案结果。

考查方向

本题考查了燃料电池电极反应式书写、离子浓度大小的比较、计算等知识点。

解题思路

CH3OCH3－12e－+ 16OH－＝2CO32－+11H2O

解题步骤：负极二甲醚放电，溶液呈碱性，碳元素的存在形态为CO32－，分析碳元素化合价，写出失去电子数，在根据电荷守恒配平OH－，根据原子守恒配平H2O

燃料电池都可以用这个模式来解题。

第二空见解析。

教师点评

本题考查了燃料电池电极反应式书写、离子浓度大小的比较、计算等知识点。难度较大，考查学生综合能力，在高考中出现频率中等。

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