- 化学反应与能量
- 共8781题
已知某反应的过程可用球棍模型表示如图:
下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、球棍模型中白球代表H,黑球代表O,该过程表示的反应为氢气和氧气反应生成水,即2H2+O2═2H20,故A正确;
B、过程Ⅰ为反应物的化学键断开,是吸热过程,过程Ⅲ为形成新的化学键,是放热过程,故B正确;
C、过程Ⅰ为反应物的化学键断裂,过程Ⅱ没有化学键的断裂,故C错误;
D、该反应的能量变化不一定是热能形式,也可能是光能,电能等,故D正确;
故选C.
由化学能产生的能量是目前人类使用的主要能源.回答下列问题:
(1)N2和O2在一定条件下反应生成NO2的热化学方程式为:N2(g)+O2(g)=NO2(g)△H=+34kJ/mol.该反应为______(“放热”、“吸热”)反应.
(2)化学反应中的能量变化源自于化学反应中化学键变化时产生的能量变化.下表为一些化学键的键能:
①写出N2和H2反应合成氨的热化学方程式______.
②已知:1molH2O(g)转化为1molH2O(l)时放出44.0kJ的热量.1g H2完全燃烧生成液态水时放出的热量为______.H2O(g)的稳定性______(“大于”、“小于”)H2O(l).
正确答案
吸热
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-93kJ•mol-1
138.75kJ
小于
解析
解:(1)△H=+34kJ/mol>0,所以该反应是吸热反应,故答案为:吸热;
(2)①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=942kJ•mol-1+437kJ•mol-1×3-391kJ•mol-1×6=-93kJ•mol-1,因此a=-93,所以热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-93kJ•mol-1;
故答案为:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-93kJ•mol-1;
②由2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-467KJ/mol、2H2O(g)═2H2O(l)△H=-88.0KJ/mol,即2mol氢气燃烧生成液态水,放出的热量为467kJ+88kJ=555kJ,
则1g氢气燃烧生成液态水时放出的热量为=138.75kJ,能量越高越不稳定,水蒸气不稳定,所以水蒸气的能量高,故答案为:138.75kJ;小于.
已知25℃、101kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为:
C(石墨)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.51kJ.mol-1
C(金刚石)+O2(g)=CO2(g);△H=-395.41kJ.mol-1
据此推理所得到的下列结论正确的是( )
正确答案
解析
解:①C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.51kJ•mol-1
②C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)△H=-395.41kJ•mol-1,
①-②可得:C(石墨)=C(金刚石)△H=+1.9kJ•mol-1,
A、根据反应①②,可以看出金刚石的燃烧热395.41KJ比石墨的燃烧热393.51KJ大,故A错误;
B、石墨转化为金刚石吸热,金刚石能量大于石墨的总能量,物质的量能量越大越不稳定,则石墨比金刚石稳定,石墨晶体中碳碳键的强度大于金刚石中的碳碳键,故B错误;
C、石墨转化为金刚石吸热,金刚石能量大于石墨的总能量,故C错误;
D、C(石墨)=C(金刚石)△H=+1.9kJ•mol-1,所以由石墨制备金刚石一定是吸热反应,故D正确.
故选D.
(2015秋•兰州校级期末)下列图示与对应的叙述相符的是( )
正确答案
解析
解:A.根据图①可知,交点之前,反应未达平衡,交点时处于平衡状态,交点后增大温度逆反应速率增大比正反应速率增大更多,平衡向逆反应移动,升高温度平衡向吸热反应移动,故可判断可逆反应A2(g)+3B2(g)⇌2AB3(g)正反应是放热反应,故A错误;
B.由图②可知,由甲到乙,到达平衡时间缩短,说明条件改变是乙的速率加快,平衡时反应物的转化率不变,改变条件变化不移动,对可逆反应2A(g)+B(g)⇌3C(g)+D(s)来说,反应前后体积体积不变,所以增大压强平衡不移动,故B正确;
C.乙酸溶液中通入氨气生成乙酸铵,由弱电解质变为强电解质,溶液的导电能力增强,到最大值后,导电能力几乎不变,与图象不相符,故C错误;
D.由图可知,Fe3+在pH=4左右沉淀完全,此时铜离子不沉淀,故可以加入适量CuO或CuCO3或Cu(OH)2,调节pH在4左右,除去CuSO4溶液中的Fe3+,故D错误;
故选B.
某反应过程中的能量变化如图所示:
(1)写出该反应的热化学方程式:______
(2)在溶液中进行化学反应中的物质,其状态标为“aq”,已知0.5mol H2SO4在溶液中与足量氢氧化钠反应放出57.3kJ的热量,用离子方程式写出该反应的热化学方程式:______.
(3)合成氨反应的热化学方程式:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.2kJ•mol-1
已知合成氨反应是一个反应物不能完全转化为生成物的反应,在某一定条件下,N2的转化率仅为10%,要想通过该反应得到92.2kJ的热量,至少在反应混合物中要投放N2的物质的量为______ mol.
正确答案
解:(1)从图上可见,反应放热,△H<0,注意各物质的状态,该反应的热化学方程式为A(g)+2B(g)═C(l)+3D(l)△H=-432 kJ•mol-1,
故答案为:A(g)+2B(g)═C(l)+3D(l)△H=-432 kJ•mol-1;
(2)0.5mol H2SO4在溶液中与足量氢氧化钠反应,实质上是1molH+与OH-的中和反应,热化学方程式为:H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-57.3 kJ•mol-1,
故答案为:H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-57.3 kJ•mol-1;
(3)在N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.2kJ•mol-1反应中的△H是指1molN2(g)与3nolH2(g)完全转化为2mol2NH3(g)时放出的热量,要想通过该反应得到92.2kJ的热量,需要1molN2(g)参加反应,若2的转化率为10%,需加入的N2(g)的物质的量为=10mol,故答案为:10.
解析
解:(1)从图上可见,反应放热,△H<0,注意各物质的状态,该反应的热化学方程式为A(g)+2B(g)═C(l)+3D(l)△H=-432 kJ•mol-1,
故答案为:A(g)+2B(g)═C(l)+3D(l)△H=-432 kJ•mol-1;
(2)0.5mol H2SO4在溶液中与足量氢氧化钠反应,实质上是1molH+与OH-的中和反应,热化学方程式为:H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-57.3 kJ•mol-1,
故答案为:H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-57.3 kJ•mol-1;
(3)在N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.2kJ•mol-1反应中的△H是指1molN2(g)与3nolH2(g)完全转化为2mol2NH3(g)时放出的热量,要想通过该反应得到92.2kJ的热量,需要1molN2(g)参加反应,若2的转化率为10%,需加入的N2(g)的物质的量为=10mol,故答案为:10.
(2015秋•潮州期末)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能).对该反应的有关叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、图象中反应物能量低于生成物能量,故反应是吸热反应,故A正确;
B、催化剂不能改变该反应的焓变,只能改变反应速率,故B错误;
C、催化剂改变化学反应速率是降低了反应的活化能,故C错误;
D、图象分析逆反应的活化能E2小于正反应的活化能E1,故D错误;
故选A.
(2015秋•富阳市校级月考)灰锡(以粉末状存在)和白锡是锡的两种同素异形体.已知:
①Sn(s、白)+2HCl(aq)═SnCl2(aq)+H2(g)△H1
②Sn(s、灰)+2HCl(aq)═SnCl2(aq)+H2(g)△H2
③Sn(s、灰)Sn(s、白)△H3=+2.1kJ/mol,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据③:Sn(s、灰)Sn(s、白)△H3=+2.1kJ•mol-1,则②-①=③,所以△H2-△H1=△H3>0,所以△H1<△H2,故A错误;
B、根据③:Sn(s、灰)Sn(s、白)△H3=+2.1kJ•mol-1,当温度低于13.2℃的环境时,白锡会转化为灰锡,灰锡为粉末状,所以会自行毁坏,故B正确;
C、根据③:Sn(s,灰)Sn(s,白)△H3=+2.1kJ•mol-1,则锡在常温下以白锡状态存在,故C错误;
D、根据③:Sn(s,灰)Sn(s,白)△H3=+2.1kJ•mol-1,焓变大于0,所以灰锡转为白锡的反应是吸热反应,故D错误.
故选B.
已知C2H5OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)△H1=-Q1 kJ/mol,C2H5OH(g)═C2H5OH(l)△H2=-Q2 kJ/mol,H2O(g)═H2O(l)△H3=-Q3 kJ/mol.
若使23g酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为( )
正确答案
解析
解:①H2O(g)═H2O(l)△H1=-Q1kJ•mol-1(Q3>0),
②C2H5OH(g)═C2H5OH(l)△H2=-Q2kJ•mol-1(Q2>0),
③C2H5OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(g)△H3=-Q1kJ•mol-1(Q3>0),
根据盖斯定律可知,①×3-②+③得C2H5OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+3H2O(l)△H=-(3Q3-Q2+Q1)kJ/mol,
即1mol液态乙醇完全燃烧并恢复至室温,则放出的热量为(3Q3-Q2+Q1)kJ,
则23g液态乙醇完全燃烧并恢复至室温,则放出的热量为0.5×(3Q3-Q2+Q1)kJ=(1.5Q3-0.5Q2+0.5Q1)kJ,
故选:B.
(2015秋•大兴区期末)常温下,1mol化学键形成(或断裂)的能量变化用E表示.根据表中信息判断,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、依据键能计算反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和计算判断,△H=436KJ/mol+243KJ/mol-2×432KJ/mol=-185KJ/mol,H2(g)+Cl2(g)=2HCl (g)△H=-185KJ•mol-1,故A错误;
B、形成化学键要放出热量,所以△H<0,故B错误;
C、由A可知H2(g)+Cl2(g)=2HCl (g)△H=-185KJ•mol-1,是放热反应,所以反应物的总能量高于生成物的总能量,即1 mol H2(g) 与1 mol Cl2(g) 的总能量高于2 mol HCl (g) 的总能量,故C正确;
D、氢化氢是共价化合物,而不是离子化合物,无阴阳离子,故D错误;
故选C.
已知常温下红磷比白磷稳定,在下列反应中:
4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s)-△H=-akJ•mol-1
P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s)-△H=-bkJ•mol-1( )
正确答案
解析
解:已知:①4P(红磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s);△H=-akJ•mol-1;
②P4(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s);△H=-bkJ•mol-1;
①-②得到反应:4P(红磷,s)=P4(白磷,s),△H=(b-a)kJ•mol-1,红磷比白磷稳定,说明红磷的能量低于白磷,所以反应4P(红磷,s)=P4(白磷,s)是吸热反应,即b-a>0,即b>a.
故选A.
同温同压下,已知下列各反应为放热反应,下列各热化学方程式中热量数值最小的是( )
正确答案
解析
解:对于同一种物质,在气态时能量最高、液态时其次,固态时最低,则题中A放出热量最小,C放出热量最多,
故选A.
(2016春•信阳校级月考)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是:
①CH3OH(g)+H2O(g)═CO2(g)+3H2(g)△H=+49.0kJ•mol-1
②CH3OH(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2(g)△H=-192.9kJ•mol-1
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、因为第②个反应产物是H2(g),所以不是CH3OH燃烧热的热化学反应方程式,故A错误;
B、因为CH3OH燃烧热的热化学反应方程式要生成液态水,而两个反应均未出现液态水,所以根据两个反应得不出CH3OH燃烧热的热化学反应方程式及燃烧热的具体数值,故B错误;
C、根据反应②可以得出CH3OH转变成H2的过程也可以放出收能量,故C错误;
D、CH3OH(l)比CH3OH(g)能量低,所以CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)放出的能量低于192.9kJ,所以△H>-192.9kJ•mol-1,故D正确;
故选D.
下列图中能正确表示X+3Y═2Z(放热反应)过程的能量变化的是( )
正确答案
解析
解:若反应物的总能量>生成物的总能量,则反应为放热反应,若反应物的总能量<生成物的总能量,则反应为吸热热反应;化学反应的本质是旧键断裂与新键形成,断裂化学键吸收能量,形成化学键释放能量,从图示看,只有B中反应物的总能量>生成物的总能量,且能量先升高后降低;
故选:B.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、反应热是化学反应过程中吸收或放出的热量,故A错误;
B、放热反应的△H<0,吸热反应的△H>0,故B错误;
C、放热反应反应物能量高于生成物,△H<0,故C正确;
D、反应物键能和大于生成物键能和时,反应吸热,△H>0,故D错误.
故选:C.
德国克莱斯公司成功研制了利用甲醇车载制氢氧燃料电池工艺,其原理如图1所示,请观察此图回答:
(1)甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH3OH(g)+H2O(g)═CO2(g)+3H2(g);△H=+49.0kJ/mol
②2CH3OH(g)+O2(g)═2CO2(g)+4H2(g);△H=-385.8kJ/mol
下列说法正确的是
A.反应①中反应物的总能量高于生成物的总能量
B.反应①中拆开CH3OH(g)和H2O(g)中的化学键所需能量大于形成CO2(g)和3H2(g) 中的化学键所释放的能量
C.CH3OH蒸气的燃烧热为大于192.9kJ/mol
D.根据②推知反应:2CH3OH(l)+O2(g)═2CO2(g)+4H2(g)的△H>-385.8kJ/mol
(2)最近科学家提出“绿色自由”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.若有2.2kg CO2与足量H2恰好完全反应,生成气态的水和甲醇,可放出2473.5kJ的热量,试写出该反应的热化学方程式______.
(3)可给笔记本电脑供电的甲醇燃料电池已经面世,其结构示意图如图2.
甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一电极后与氧气反应,电池总反应为:2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O.b处通入的物质是______,负极反应式为:______.
正确答案
解:(1)A.该反应是吸热反应,所以生成物能量大于反应物能量,故错误;
B.该反应是吸热反应,所以断键吸收的能量大于成键放出的能量,故正确;
C.CH3OH蒸气的燃烧热为大于192.9kJ•mol-1,故正确;
D.液态放出的能量少,故正确;
故选BCD;
(2)2.2kg CO2的物质的量是,50mol二氧化碳参加反应放出2473.5kJ的热量,则1mol二氧化碳参加反应放出的能量是49.47kJ,所以该反应热化学反应方程式为:CO2(g)+3H2(g)=H2O(g)+CH3OH(g)△H=-49.47kJ/mol,
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=H2O(g)+CH3OH(g)△H=-49.47kJ/mol;
(3)根据电子流向知,a处电极是负极,b处电极是正极,正极上投放氧化剂,所以b处通入的物质是氧气或空气,负极上投放燃料甲醇,甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子,电极反应式为:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+,
故答案为:氧气或空气;CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+.
解析
解:(1)A.该反应是吸热反应,所以生成物能量大于反应物能量,故错误;
B.该反应是吸热反应,所以断键吸收的能量大于成键放出的能量,故正确;
C.CH3OH蒸气的燃烧热为大于192.9kJ•mol-1,故正确;
D.液态放出的能量少,故正确;
故选BCD;
(2)2.2kg CO2的物质的量是,50mol二氧化碳参加反应放出2473.5kJ的热量,则1mol二氧化碳参加反应放出的能量是49.47kJ,所以该反应热化学反应方程式为:CO2(g)+3H2(g)=H2O(g)+CH3OH(g)△H=-49.47kJ/mol,
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=H2O(g)+CH3OH(g)△H=-49.47kJ/mol;
(3)根据电子流向知,a处电极是负极,b处电极是正极,正极上投放氧化剂,所以b处通入的物质是氧气或空气,负极上投放燃料甲醇,甲醇失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子,电极反应式为:CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+,
故答案为:氧气或空气;CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+.
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