- 热化学方程式
- 共127题
火力发电厂释放出大量氮氧化物（NOx）、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
（1）脱硝。利用甲烷催化还原NOx：
CH4(g) ＋ 4NO2(g) ＝4NO(g) ＋ CO2(g) ＋ 2H2O(g) △H1＝－574 kJ·mol－1
CH4(g) ＋ 4NO(g) ＝2N2(g) ＋ CO2(g) ＋ 2H2O(g) △H2＝－1160 kJ·mol－1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为_________。
（2）脱碳。将CO2转化为甲醇：CO2(g)＋3H2(g)
①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：0~10 min内，氢气的平均反应速率为_________mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)，则平衡_________（填“正向”、“逆向”或“不”）移动。
②取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3_________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
（3）脱硫。利用Na2SO3溶液可脱除烟气中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。NaOH溶液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32-)︰n(HSO3﹣)变化关系如下表：
① 由上表判断，NaHSO3溶液显_________性，用化学平衡原理解释：_________。
② 当溶液呈中性时，离子浓度关系正确的是（选填字母）：_________。
a．c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b．c(Na+) > c(HSO3-) > c(SO32-) > c(H+) = c(OH-)
c．c(Na+) + c(H+) = c(SO32-) + c(HSO3-) + c(OH-)
正确答案
（1）CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867 kJ•mol-1
（2）①0.225；正向；②O2 + 4e－+ 4H+＝2H2O；0.005；③＜
（3）①酸；溶液中存在：HSO3-
解析
略。
知识点
大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
（1）O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成：
①I-（aq）+ O3（g）= IO-(aq)+O2（g）△H1
②IO-（aq）+H+(aq) 
③HOI(aq) + I-(aq) + H+(aq) 
总反应的化学方程式为________，其反应△H=________。
（2）在溶液中存在化学平衡：I2(aq) + I-(aq) 
（3） 为探究Fe2+ 对O3氧化I-反应的影响（反应体如图13），某研究小组测定两组实验中I3-浓度和体系pH，结果见图14和下表。
①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是________。
②图13中的A为__ ___，由Fe3+生成A的过程能显著提高Ⅰ-的转化率，原因是________。
③第2组实验进行18s后，I3-浓度下降。导致下降的直接原因有（双选）________。
A. c(H+)减小
B. c(I-)减小
C. I2(g)不断生成
D. c(Fe3+)增加
（4）据图14，计算3-18s内第2组实验中生成I3-的平均反应速率（写出计算过程，结果保留两位有效数字）。
正确答案
（1） O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+ O2+ H2O，△H=△H1+△H2+△H3。
（2）
（3）反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大；Fe3+，该过程是非氧化还原；BD
（4）（计算过程略）5.5×10—4 mol/L·s
解析
略。
知识点
如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，已引起了全世界的普遍重视。“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
（1）已知： ① CO(g)+H2O(g)
② C(s)+2H2(g)
③ 2CO(g)
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式 。
已知一定条件下，该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比[n(H2) / n(CO2)]的变化曲线如下左图：
①在其他条件不变时，请在下图中画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比[n(H2)/n(CO2)]变化的曲线图。
②某温度下，将2.0molCO2(g)和6.0mol(g)充入容积为2L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如图所示，关于温度和压强的关系判断正确的是 ；
③在恒容密闭容器里按体积比为1:3充入二氧化碳和氢 气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是 ；
（3）最近科学家再次提出“绿色化学”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使空气中的CO2转变为可再生燃料甲醇。甲醇可制作燃料电池，写出以稀硫酸为电解质甲醇燃料电池负极反应式____ 。以此燃料电池作为外接电源按右图所示电解硫酸铜溶液，如果起始时盛有1000mL pH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO4足量），一段时间后溶液的pH变为1，此时可观察到的现象是 ；若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入 （填物质名称），其质量约为 g。
正确答案
（1）CO2(g)+4H2(g) 
(2) ①画图
②BD （2分）
③ B （2分）
（3）CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+ （2分）
石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅（2分），氧化铜（或碳酸铜）（2分），4g（或6.2g）（2分）
解析
略
知识点
碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素，在工农业生产中有广泛的应用。
（1）用于发射“天宫一号”的长征二号F火箭的燃料是液态偏二甲肼（CH3－NH－NH－CH3），氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量能量，同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，请写出该反应的热化学方程式________。
（2）298K时，在2L的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g)
①298k时，该反应的平衡常数为________L ·mol－1。
②下列事实能判断该反应处于平衡状态的是________。
a.混合气体的密度保持不变
b.混合气体的颜色不再变化
c. V（N2O4）正=2V（NO2）逆
③若反应在398K进行，某时刻测得n（NO2）=0.6 mol n（N2O4）=1.2mol，则此时
V（正）________V（逆）（填“>”“<”或“=”）。
（3）NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。
试分析图中a、b、c、d、e五个点，
①水的电离程度最大的是________；
②其溶液中c(OH-)的数值最接近NH3·H2O的电离常数K数值的是________。
③在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是________。
正确答案
（1）C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l) ΔH=－2550 kJ·mol－1
（2）①6.67；②b；③<
（3）①b；②d；③c(Na＋)>c(SO)>c(NH)>c(OH－)＝c(H＋)
解析
略。
知识点
用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：
(1) SiCl4的平均反应速率为＿＿＿
(2)平衡后，若改变温度，混合气体的平均相对分子质量与温度的
关系如图所示，下列说法正确的是
A.该反应在任何温度下可自发进行
B，若混合气体的总质量不变，表明上述反应己达到平衡状态
C、其他条件不变，增大Si3N4的物质的量，平衡向左移动
D.按3:2:6的物质的量比增加反应物，SiC14（g）的转化率降低
(3)下表为不同温度下该反应的平衡常数，其他条件相同时，在＿＿＿（填"T1”、“T2”.,
“T3”）温度下反应达到平衡所需时间最长：
假设温度为T1时向该反应容器中同时加入。(SiC14) =0.3 mol/L，c(H2) =0.3 mol/L,，c(N2) ＝
x mol/L, c (HCD ＝0.3 mol/L和足量Si3N4 (s),若要使平衡建立的过程中HCl浓度减小，x的取值
范围为＿＿＿
(4）该反应的原子利用率为＿＿＿＿
(5）工业上制备SiCl4的反应过程如下：
写出二氧化硅、焦炭与Cl 2在高温下反应生成气态SiC14和一氧化碳的热化学方程式_____
正确答案
（1）
（2）AB（2分）
（3）
（4））24.22%（2分）
（5）
解析
略
知识点
铁、铜及其化合物在工农业生产中应用广泛。
（1）在潮湿空气中，钢铁发生电化学腐蚀转化为Fe(OH)2的反应方程式为_________。在含有等浓度硫酸溶液的下列装置中，铁腐蚀的速率由快到慢的顺序是_________（用序号填写）。
（2）已知：3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) 
2Al(s)+3/2O2(g)=A12O3(s) 
则焊接钢轨时铝与Fe3O4发生反应生成铁和Al2O3的热化学方程式为_________。
（3）Na2FeO4具有强氧化性，其电解制法如图所示，请写出阳极的电极反应式_________。Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂，其原理是_________。
（4）工业上常用FeCl3溶液腐蚀印刷线路板，发生反应的离子方程式是_________。
若腐蚀铜板后的溶液中，Cu2+、Fe3+和Fe2+浓度均为0.1 mol·L-1 ，结合下图分析，当混合溶液中通入氨气调节溶液的pH=5.6时，溶液中存在的金属阳离子为_________。从图中数据计算Fe(OH)2的溶度积Ksp[Fe(OH)2]=_________。
已知：横坐标为溶液的pH，纵坐标为金属离子的物质的量浓度的对数（当溶液中金属离子浓度
正确答案
（1）2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2；⑤③②①④
（2）8Al(s)+3Fe3O4(s)=4Al2O3(s)+9Fe(s) △H= −3348.8 kJ·mol－1
（3）Fe + 8OH- -6e-= FeO42- + 4H2O；Na2FeO4具有强氧化性，能起到杀菌、消毒作用；高价的铁被还原成的Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体，能吸附水中杂质。
（4）2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ +Cu2+；Cu2+、Fe2+；1.0
解析
略。
知识点
金属钛被称为“21世纪金属”。
（1）工业上用钛矿石(含FeTiO3,含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过以下流程制得TiO2：
其中，步骤Ⅱ发生的反应为：2H2SO4 + FeTiO3 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O
①步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式： ________________、________________。
②将步骤Ⅱ所得FeSO4晶体溶于水，在酸性条件下加入H2O2溶液，可制得具有净水作用的铁盐，该反应的离子方程式为 。
③在步骤Ⅲ中需要控制条件以形成TiO2·nH2O胶体，该分散质颗粒直径大小在____________范围。
（2）可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛：
方法一：将TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池，电解TiO2制得钛，其阴极发生的反应：_____________。
方法二：通过以下反应制备金属钛
① TiO2(s) + 2Cl2(g) 
② TiCl4 + 2Mg 
在实际生产中，需在反应①过程中加入碳才能顺利制得TiCl4，其原因是： 。
（3）若已知：C(s) + O2(g) = CO2(g) △H= －394kJ/mol ，则由固体TiO2、固体C与Cl2气反应制取气态TiCl4的热化学方程式为____________
正确答案
见解析。
解析
（1）①__ Al2O3_+ 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
② 2Fe2+ +H2O2+2H+ = 2Fe3+ + 2H2O ③ 1～100nm
（2） TiO2 + 4e- = Ti + 2O2-
利用高温使碳与O2反应减小O2的浓度，并利用反应放热，使生成更多TiCl4
（3）TiO2(s) + 2Cl2(g) + C(s) = TiCl4(g) + CO2(g)；△H= －243kJ/mol
知识点
某学习小组为研究低价态氮元素物质的还原性，以NH3为例设计了如下图实验（夹持设备略去）
I.检验气密性后关闭弹簧夹I打开弹簧夹II，点燃酒精灯，铜丝红热后打开分液漏斗的活塞，A中气体进入B中时不断通入空气，反应一段时间后熄灭酒精灯。
II.当D中有明显现象时关闭弹簧夹II；打开弹簧夹I
（1）能证明有氨气产生的现象是 ；氨分子电子式为 。
（2）C中铜丝在熄灭酒灯后仍保持红热说明其中反应为 热反应（填“吸热”或“放热”NH3在C中反应的化学方程式为 。
（3）D中产生红棕色气体和白烟，产生白烟的化学方程式为：
（4）F中也产生大量白烟，写出该反应中反应物的物质的量之比n(NH3):n(Cl2)
（5）用化学方程式及相应理论说明A中能产生大量NH3气体的原因 ，比较某时刻A中分液漏斗溶液平衡常数K1和三颈瓶中溶液的平衡常数K2大小关系，K1 K2(填“<”“=”“>”)。
（6）装置中A稍有不足，应该怎样改进 。
正确答案
见解析。
解析
（1）A中湿润的红色石蕊试纸变蓝；
（2）放热 ，
（3）HNO3 + NH3 = NH4NO3
（4）8:3
（5）
（6）装置中A装置分液漏斗与三颈瓶之间增加一气压平衡管。
（7）Cu(s)+H2O2 (l)+2H＋(aq)=Cu2＋(aq)+2H2O(l) △H=-319.68KJ.mol-1
知识点
化合物甲由不同周期的短周期元素X、Y组成，是良好的耐热冲击材料。
X原子的最外层电子数比次外层电子数少5， Y元素是空气中含量最高的元素。
（1）X的原子结构示意图是 ，甲的化学式是
（2）X的硫酸盐溶液与过量
（3） 1mol X单质与Fe2O3反应，放出414.21 KJ热量，该反应的热化学反应方程式是 。
（4）利用以X为阳极，在H2SO4 溶液中电解的方法，可在X表面形成X的氧化物，此方法可用于工业制备氧化膜，写出阳极电极反应式 。
（5）一定条件下，甲和水缓慢作用生成含Y的化合物乙，乙分子含有10个电子。乙在微生物作用下可与O2发生反应，当有1 mol 乙参加反应时，电子转移6 mol，该反应的化学方程式是 。
正确答案
见解析。
解析
（1）
（2）Al3++4OH－===AlO2－+2H2O
（3）2Al(s) + Fe2O3(s) === Al2O3(s) +2Fe(s) △H = -828.42 kJ/mol
（4）2Al+3H2O-6e－＝ Al2O3+ 6H+
（5）
知识点
I．已知：C(s)＋H2O(g)
一定温度下，在1.0 L密闭容器中放入1 mol C（s）、1 mol H2O(g)进行反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
回答下列问题：
(1)下列哪些选项可以说明该可逆反应已达平衡状态 。
A．混合气体的密度不再发生改变 B．消耗1 mol H2O（g）的同时生成1 mol H2
C．ΔH不变 D．v正(CO) = v逆(H2)
(2)由总压强P和起始压强P0表示反应体系的总物质的量n总，n总＝____ mol；由表中数据计算反应达平衡时，反应物H2O(g)的转化率α =_____（精确到小数点后第二位）。
Ⅱ．硫单质及其化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)已知25℃时：xSO2 (g)＋2xCO(g)＝2xCO2 (g)＋Sx (s) ΔH＝ax kJ/mol
2xCOS(g)＋xSO2 (g)＝2xCO2 (g)＋3Sx (s) ΔH＝bx kJ/mol。
则反应COS(g)生成CO(g)、Sx (s)的热化学方程式是 。
(2)向等物质的量浓度Na2S、NaOH混合溶液中滴加稀盐酸至过量。其中H2S、HS−、S2−的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与滴加盐酸体积的关系如右图所示（忽略滴加过程H2S气体的逸出）。试分析：
①B曲线代表 分数变化(用微粒符号表示)；滴加过程中，溶液中一定成立：
c(Na+)= 。
②M点，溶液中主要涉及的离子方程式 。
正确答案
I．(1)AD (2)P/P0 ； 79.82%（或0.80）
II．(1)①xCOS(g) = xCO(g)+ Sx(s) ； ΔH=0.5(bx－ax)kJ/mol
(2)①HS－； c(Na+)=3[c(H2S)+c(HS－)+c(S2－)]（由物料守恒得出）
或c(Na+)= c(Cl－)+c(OH－)+c(HS－)+2c(S2－)－c(H+)（由电荷守恒得出）
②M：2S2－+3H+=HS－+H2S
解析
略
知识点
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