- 化学反应与能量
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N2H4是一种高效清洁的火箭燃料,0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量.则下列热化学方程式中正确的是( )
正确答案
解析
解;A、0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,其焓变是负值,故A错误;
B、0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ×4=534kJ的热量,热化学方程式为:N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534kJ•mol-1,故B正确;
C、N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出热量,其焓变是负值,故C错误;
D、0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ×4=534kJ的热量,故D错误;
故选B.
下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.冰的熔化热为6.0kJ•mol-1,冰中氢键键能为20kJ•mol-1,则熔化破坏的氢键为×100%=15%,故A正确;
B.根据式子Kα=(Cα)2/C(1-α),增加CH3COONa固体,则电离平衡向左移动α减小,Kα的分子变小,分母变大,但Kα不变,故B错误;
C.N2和H2合成NH3的方程式为:N2+3H22NH3,由N2和H2合成1molNH3时可放出46.2kJ/mol的热量,则反应的△H=-2×46.2=-92.4kJ/mol,1molN2和3molH2反应断裂化学键需要吸收的能量为:1mol×948.9kJ•mol-1+3×436.0kJ•mol-1=2256.9kJ,N-H键的键能为x,形成2molNH3需要形成6molN-H键,则形成6molN-H键放出的能量为6x,则2256.9-6×x=-92.4kJ/mol,解得x=391.55kJ/mol,故C正确;
D.该反应为吸热反应,不能自发进行;而最终该反应能自发进行,则主要原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向,故D正确;
故选B.
下列有关说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、反应在室温下不能自发进行,说明△H-T△S>0,该反应的△S>0,则,△H>0,故A正确;
B、向稀醋酸中加入醋酸钠固体,醋酸根离子浓度增大,抑制了醋酸的电离,导致其pH增大,故B错误;
C、电离度与起始浓度、同离子效应等有关,K(HCN)<K(CH3COOH),不一定说明CH3COOH的电离度一定比HCN大,故C错误;
D、因为该反应的气体体积反应前后没有变化,加压不会影响平衡移动,故D错误.
故选:A
(2015秋•曲沃县校级期末)某反应过程能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、不同的催化剂,反应的活化能不同,故A正确;
B、反应物能量高于生成物,反应为放热反应,△H=生成物能量-反应物能量,和活化能无关,故B错误;
C、催化剂能降低反应的活化能,b中使用了催化剂,故C错误;
D、E1、E2分别代表反应过程中各步反应的活化能,整个反应的活化能为能量较高的E1,故D错误.
故选:A.
下列说法中,正确的是( )
正确答案
解析
解:A.因需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如铝热反应需要加热才能发生,但它是放热反应,故A错误;
B.因铝热反应是放热反应,需要加热才能发生,故B错误;
C、依据△H-T△S<0反应自发进行,吸热反应△H>0,当高温下△S>0的反应一定条件下能自发进行反应,故C正确;
D、氧化还原反应不一定是放热反应,可燃物的燃烧、化合反应大都是放热反应,分解反应大都是吸热反应,如高锰酸钾的分解为氧化还原反应,同时也是吸热反应,故D错误;
故选C.
下列图示与对应的叙述相符的是( )
正确答案
解析
解:A、反应物的能量高于生成物的能量,所以烯烃与H2的加成反应是放热反应,但是催化剂可以降低反应的活化能.所以虚线不能表示在有催化剂的条件下进行,故A错误;
B、相同温度、相同浓度下,酸的pH越大则该酸的酸性越弱,这三种酸的pH顺序:③>②>①,所以酸性最强的是③,故B错误;
C、工业合成氨的反应释放热量,升高温度,氨气的含量会降低,升高温度,K会减小,故C错误;
D、根据气体状态方程PV=nRT,=
在体积相同的两个密闭容器中,
和n的值成正比例关系,等质量的O2和X气体,比值应该是2:1,可确定X可能是CH4,故D正确.
故选D.
下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、化学键的断裂不一定引起化学反应,如氯化氢溶于水得到盐酸的过程,故A正确;
B、金属阳离子还原过程对应元素的化合价降低,不一定得到相应的金属单质,如铁离子被还原为亚铁离子的过程,故B正确;
C、根据分散质粒子直径的大小可以将分散系分为溶液,胶体和浊液,故C正确;
D、反应是否能自发进行的判据:△H-T△S<0,一定自发,如果某化学反应的△H和△S均大于0,则在高温下能自发进行,故D错误.
故选D.
关于化学反应与能量的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.酸与碱反应生成盐和水的反应叫做中和反应,是放热反应,故A错误;
B.燃烧是可燃物发生的剧烈的发光放热的氧化反应,是放热反应,故B错误;
C.反应物总能量与生成物总能量一定不相等,当反应物的能量低于生成物总能量时,反应是吸热反应,吸热反应是化学反应中反应物获得能量在生成物中储存的过程,当反应物的能量高于生成物总能量时,反应是放热反应,以热能、光能等形式释放,故C错误;
D.断裂旧的化学键,需要吸收能量破坏原有的化学键,故D正确;
故选D.
实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源.目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),如图1表示该反应过程中能量(单位为kJ•mol-1)的变化:
(1)关于该反应的下列说法中,正确的是______(填字母).
A.△H>0,△S>0; B.△H>0,△S<0
C.△H<0,△S<0; D.△H<0,△S>0
(2)为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.
①从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=______;H2的转化率w(H2)=______.
②该反应的平衡常数表达式K=______.
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是______ (填字母).
A.升高温度
B.将CH3OH(g)及时液化抽出
C.选择高效催化剂
D.再充入1molCO2和4molH2
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g 液态甲醇完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,写出该反应的热化学方程式:______.
(4)选用合适的合金为电极,以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料,可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池,此电池的负极应加入或通入的物质有_______;其负极的电极反应式是:______.
正确答案
解:(1)依据反应和图象分析判断:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),反应是熵减少的反应△S<0;反应物能量高于生成物的能量,判断反应是放热反应,△H<0,
故答案为:C;
(2)在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小,甲醇是生成物,随反应进行浓度增大;10nim内达到平衡,生成甲醇浓度为0.75mol/L,二氧化碳浓度变化了0.75mol/L;则
①依据化学平衡列式计算为:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol/L) 1 4 0 0
变化量(mol/L) 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量(mol/L) 0.25 1.75 0.75 0.75
CO2的平均反应速率v(CO2)==0.075mol•L-1•min-1 ;H2的转化率w(H2)=
×100%=56.25%,
故答案为:0.075 mol•L-1•min-1;
②该反应的平衡常数表达式K=,故答案为:
;
③措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是:
A、反应是放热反应,升温平衡逆向进行;故A错误;
B、将CH3OH(g)及时液化抽出,减小生成物的量,平衡正向进行,故B正确;
C、选择高效催化剂只能改变速率,不改变化学平衡,故C错误;
D、再充入l molCO2和4molH2,增大压强平衡正向进行,故D正确;
故选BD;
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g 液态甲醇物质的量为0.5mol,完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,依据书写热化学方程式的方法写出该反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1;
故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1;
(4)选用合适的合金为电极,以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料,可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池,原电池的负极失电子发生氧化反应,失电子的是甲醇,此电池的负极应加入或通入的物质有甲醇、氢氧化钠、水;负极的电极反应式结合化学方程式为2CH3OH+3O2+4KOH→2K2CO3+6H2O;正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-;依据电子守恒,用化学方程式减去正极电极反应得到负极电极反应式为:2CH3OH+16OH‑-12e-=2CO32-+12H2O,
故答案为:甲醇、氢氧化钠、水;2CH3OH+16OH‑-12e-=2CO32-+12H2O.
解析
解:(1)依据反应和图象分析判断:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),反应是熵减少的反应△S<0;反应物能量高于生成物的能量,判断反应是放热反应,△H<0,
故答案为:C;
(2)在体积为l L的密闭容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.二氧化碳是反应物随反应进行浓度减小,甲醇是生成物,随反应进行浓度增大;10nim内达到平衡,生成甲醇浓度为0.75mol/L,二氧化碳浓度变化了0.75mol/L;则
①依据化学平衡列式计算为:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol/L) 1 4 0 0
变化量(mol/L) 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量(mol/L) 0.25 1.75 0.75 0.75
CO2的平均反应速率v(CO2)==0.075mol•L-1•min-1 ;H2的转化率w(H2)=
×100%=56.25%,
故答案为:0.075 mol•L-1•min-1;
②该反应的平衡常数表达式K=,故答案为:
;
③措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是:
A、反应是放热反应,升温平衡逆向进行;故A错误;
B、将CH3OH(g)及时液化抽出,减小生成物的量,平衡正向进行,故B正确;
C、选择高效催化剂只能改变速率,不改变化学平衡,故C错误;
D、再充入l molCO2和4molH2,增大压强平衡正向进行,故D正确;
故选BD;
(3)25℃,1.01×105Pa时,16g 液态甲醇物质的量为0.5mol,完全燃烧,当恢复到原状态时,放出363.3kJ的热量,依据书写热化学方程式的方法写出该反应的热化学方程式为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1;
故答案为:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6 kJ•mol-1;
(4)选用合适的合金为电极,以氢氧化钠、甲醇、水、氧气为原料,可以制成一种以甲醇为原料的燃料电池,原电池的负极失电子发生氧化反应,失电子的是甲醇,此电池的负极应加入或通入的物质有甲醇、氢氧化钠、水;负极的电极反应式结合化学方程式为2CH3OH+3O2+4KOH→2K2CO3+6H2O;正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-;依据电子守恒,用化学方程式减去正极电极反应得到负极电极反应式为:2CH3OH+16OH‑-12e-=2CO32-+12H2O,
故答案为:甲醇、氢氧化钠、水;2CH3OH+16OH‑-12e-=2CO32-+12H2O.
下列关于能量变化的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、H2O(l)=H2O(s)△H<0,液态水到固态水,放热,所以水的能量高,故A错误;
B、化学反应还伴随着能量变化,通常表现为反应过程中的放热或吸热,也可以表现为其他形式的能量,故B错误;
C、石墨完全转化为金刚石时,要吸收能量,说明金刚石能量高于石墨,能量越低越稳定,所以石墨比金刚石稳定,故C错误;
D、化学反应遵循质量守恒的同时,也遵循能量守恒,故D正确;
故选:D.
下列表示化学反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)过程能量变化的示意图中,合理的是( )
正确答案
解析
解:A、图象中反应物能量高于生成物,图象变化符合反应特征,故A正确;
B、图象中反应物能量低于生成物,反应是吸热过程,故B错误;
C、图象中反应物能量低于生成物,反应是吸热过程,故C错误;
D、化学反应过程中一定伴随能量变化,反应物和生成物能量不同,故D错误;
故选A.
下列说法或表示法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、因为液态水变为气态水的过程是吸热的,所以氢气与氧气反应生成等量的水蒸气和液态水,后者放出热量多,故A错误;
B、铝热反应需要高温下才能发生,但是它是放热反应,故B错误;
C、将含0.5molH2SO4的稀硫酸即H+是1mol,与含1molNaOH即OH-是1mol的溶液混合,放出的热量等于57.3 kJ,故C正确;
D、1molS完全燃烧放热297.3 kJ,其热化学方程式为:S(s)+O2(g)═SO2(g),△H=-297.3 kJ/mol,故D错误.
故选C.
(2015秋•海林市校级期末)生产液晶显示器过程中使用的化学清洗剂NF3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO2的12000~20000倍,在大气中的寿命可长达740年之久,以下是几种化学键的键能:
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A.N2(g)→2N(g)为化学键的断裂过程,应吸收能量,故A错误;
B.N(g)+3F(g)→NF3(g)为形成化学键的过程,放出能量,故B正确;
C.反应N2(g)+3F2(g)→2NF3(g)△H=(941.7+3×154.8-283.0×6)KJ•mol-1=-291.9KJ•mol-1,△H<0,故C错误;
D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,则不能发生化学反应,化学反应的实质是旧键的断裂和形成,故D错误.
故选B.
知反应:A(g)+B(g)═C(g)+D(g)的能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:由图示可知A(g)+B(g)=C(g)+D(g)△H=aKJ/mol,是吸热反应,反应物能量和大于生成物,
A、该反应反应物能量低于生成物,无能量转化为电能,故A错误;
B、反应物能量和低于生成物,反应吸热,故B正确;
C、反应物能量和低于生成物,故C错误;
D、反应热与反应条件无关,故D错误;
故选B.
下列有关叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、反应的焓变只与反应物和生成物的总能量有关,与催化剂的使用无关,所以催化剂不会改变反应的焓变,故A错误;
B、①2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H1,②2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2.依据盖斯定律,①-②得到2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)的△H=△H1-△H2<0,所以△H1<△H2,故B正确;
C、含20.0g NaOH物质的量为0.5mol,稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7 kJ的热量,所以中和热为-57.4KJ/mol,则该反应中和热的热化学方程式为:NaOH(aq)+HCl(aq)═NaCl(aq)+H2O(l);△H=-57.4 kJ/mol,故C错误;
D、C(石墨,s)=C(金刚石,s)△H>0,依据能量守恒判断,金刚石能量高,石墨能量低,则石墨比金刚石稳定,故D错误;
故选B.
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