- 化学反应与能量
- 共8781题
(2015秋•贵州校级期末)下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在稀溶液中,稀的强酸跟强碱发生中和反应而生成1mo水,这时的反应热叫做中和热,如1 mol强酸和1 mol强碱完全反应所放出的热量不一定等于中和热,如1mol硫酸与1mol氢氧化钡反应生成2mol水,反应热不是中和热,故A错误;
B、热化学方程式中物质的计量数不一定为1,热化学方程式中表明的热量不是指每摩尔反应物反应时吸收或放出的热量,故B错误;
C、燃烧热是指1mol纯净物完全燃烧生成稳定的氧化物放出的热量,1 mol碳完全燃烧生成二氧化碳时所放出的热量为燃烧热,故C错误;
D、热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,不表示分子数,所以可用分数或小数表示,故D正确;
故选D.
近年来雾霾天气多次肆虐我国部分地区.其中燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一.
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g).在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图1所示.据此判断:
①该反应的△H______0(填“<”或“>”).
②在T2温度下,0~2s内的平均反应速率v(N2)为______.
③若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,图2中正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是______(填字母编号).
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题.煤燃烧产生的烟气中含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.
已知:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ/mol
2NO2(g)⇌N2O4(g)△H=-56.9kJ/mol
H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式______.
(3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率.图3是利用甲烷燃料电池电解100mL 1mol/L食盐水的装置,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变).
①该燃料电池的负极反应式为______.
②电解后溶液的pH约为______(忽略氯气与氢氧化钠溶液反应).
③阳极产生气体的体积在标准状况下约为______L.
正确答案
解:(1)①由图1可知,温度T1先到达平衡,故温度T1>T2,温度越高平衡时,二氧化碳的浓度越低,说明升高温度平衡向逆反应移动,故正反应为放热反应,即为△H<0,故答案为:<;
②由图可知,T2温度时2s到达平衡,平衡时二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L,故v(CO2)==0.05mol/(L•s),速率之比等于化学计量数之比,故v(N2)=
v(CO2)=
×0.05mol/(L•s)=0.025mol/(L•s),
故答案为:0.025mol/(L•s);
③a、到达平衡后正、逆速率相等,不再变化,t1时刻V正最大,之后随反应进行速率发生变化,未到达平衡,故a错误;
b、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化,t1时刻未到达平衡状态,故b错误;
c、NO的质量分数为定值,t1时刻处于平衡状态,故c正确,
故答案为:c;
(2)已知:①CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867kJ/mol②2NO2(g)⇌N2O4(g)△H2=-56.9kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,①-②+③×2得:CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l),
故△H=-867kJ/mol-(-56.9kJ/mol)-44.0kJ•mol-1×2=-898.1kJ/mol,
即CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l),△H=-898.1kJ/mol,
故答案为:CH4(g)+N2O4(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H═-898.1kJ/mol;
(3)①、原电池负极发生氧化反应,甲烷在负极通入,酸性条件下,发生氧化反应生成CO2、H+,负极电极反应式为:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+,
故答案为:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+;
②由方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
2 2 22.4
0.1L×1mol/L 0.1 2.24L
由题可知:之后反应为直接电解水,溶液pH值不改变,C(H+)==10-14,所以pH=14,
故答案为14;
③甲烷燃料电池电解100mL 1mol/L食盐水,溶液中n(Cl-)=0.1mol,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24L,物质的量为0.1mol,依据电解反应和电子守恒分析,阴极2H++2e-=H2↑,电子转移0.2mol,阳极电极反应:2Cl--2e-=Cl2↑,0.1mol氯离子失电子0.1mol生成氯气0.05mol气体,所以氢氧根离子失电子0.1mol,4OH--4e-=2H2O+O2↑,转移0.1mol电子生成氧气0.025mol,共生成气体物质的量=0.05mol+0.025mol=0.075mol,标准状况气体体积=0.075mol×22.4L/mol=1.68L,
故答案为:1.68.
解析
解:(1)①由图1可知,温度T1先到达平衡,故温度T1>T2,温度越高平衡时,二氧化碳的浓度越低,说明升高温度平衡向逆反应移动,故正反应为放热反应,即为△H<0,故答案为:<;
②由图可知,T2温度时2s到达平衡,平衡时二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L,故v(CO2)==0.05mol/(L•s),速率之比等于化学计量数之比,故v(N2)=
v(CO2)=
×0.05mol/(L•s)=0.025mol/(L•s),
故答案为:0.025mol/(L•s);
③a、到达平衡后正、逆速率相等,不再变化,t1时刻V正最大,之后随反应进行速率发生变化,未到达平衡,故a错误;
b、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化,t1时刻未到达平衡状态,故b错误;
c、NO的质量分数为定值,t1时刻处于平衡状态,故c正确,
故答案为:c;
(2)已知:①CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867kJ/mol②2NO2(g)⇌N2O4(g)△H2=-56.9kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,①-②+③×2得:CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l),
故△H=-867kJ/mol-(-56.9kJ/mol)-44.0kJ•mol-1×2=-898.1kJ/mol,
即CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l),△H=-898.1kJ/mol,
故答案为:CH4(g)+N2O4(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H═-898.1kJ/mol;
(3)①、原电池负极发生氧化反应,甲烷在负极通入,酸性条件下,发生氧化反应生成CO2、H+,负极电极反应式为:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+,
故答案为:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+;
②由方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
2 2 22.4
0.1L×1mol/L 0.1 2.24L
由题可知:之后反应为直接电解水,溶液pH值不改变,C(H+)==10-14,所以pH=14,
故答案为14;
③甲烷燃料电池电解100mL 1mol/L食盐水,溶液中n(Cl-)=0.1mol,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24L,物质的量为0.1mol,依据电解反应和电子守恒分析,阴极2H++2e-=H2↑,电子转移0.2mol,阳极电极反应:2Cl--2e-=Cl2↑,0.1mol氯离子失电子0.1mol生成氯气0.05mol气体,所以氢氧根离子失电子0.1mol,4OH--4e-=2H2O+O2↑,转移0.1mol电子生成氧气0.025mol,共生成气体物质的量=0.05mol+0.025mol=0.075mol,标准状况气体体积=0.075mol×22.4L/mol=1.68L,
故答案为:1.68.
下列说法或表示方法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、相同物质的量的C完全燃烧放出的热量多,所以,生成CO2放出的热量比生成CO放出的热量多,放热△H为负值,△H1<△H2,故A错误;
B、液态水所含能量比气体水少,△H=Q(生成物的能量和)-Q(反应物的能量和),所以,生成液态水放出热量多,故B错误;
C、△H=Q(生成物的能量和)-Q(反应物的能量和),与反应条件、过程无关,故C正确;
D、能量越低越稳定,石墨能量低,则C(金刚石,s)═C(石墨,s)△H<0,故D错误.
故选C.
(2015春•肥西县校级期末)航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料,点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应,其方程式可表示为:2NH4ClO4N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑△H<0.下列对此反应的叙述中错误的是( )
正确答案
解析
解:A.由一种反应物发生化学反应后生成两种或两种以上的物质的反应为分解反应,反应物高氯酸铵为一种物质,产物为N2、H2O、Cl2、O2↑四种物质,符合定义,故A正确;
B.2NH4ClO4N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑+Q,+Q表示放热,故B正确;
C.航天飞机用的铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料,燃料反应为放热反应,反应从能量变化上说,主要是化学能转变为热能和动能,故C正确;
D.2NH4ClO4N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑+Q,2molNH4ClO4参加反应,2mol+7价Cl变成0价的1mol Cl2转移14 mol电子,NH4ClO4中氮、氧元素被氧化,氯元素被还原,高氯酸铵既是氧化剂,又是还原剂,故D错误;
故选D.
根据如图所示的N2(g)和02(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化情况,判断下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量,N2+O2═2NO△H=946kJ/mol+498kJ/mol-2×632kJ/mol=+180kJ/mol,反应是吸热反应;
A、依据计算分析反应是吸热反应,故A错误;
B、原子结合形成分子的过程是化学键形成过程,是放热过程,2mol O原子结合生成O2(g)时需要放出498kJ能量,故B错误;
C、形成2molNO放热2×632×J能量,所以1mol NO(g)分子中的化学键断裂时需要吸收632kJ能量,故C正确;
D、焓变=反应物断裂化学键吸收的能量-生成物形成化学键放出的能量,N2+O2═2NO△H=946kJ/mol+498kJ/mol-2×632kJ/mol=+180kJ/mol,故D错误;
故选C.
下列化学用语表达正确的是( )
正确答案
解析
解:A、燃烧热是1mol可燃物燃烧生成稳定化合物是放出的热量,C生成二氧化碳,H生成液态水,故A正确;
B、丙烯有两种结构,1-丙烯和2-丙烯,故B错误;
C、△H是用生成物的能量和-反应物的能量和求得的,2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g )是可逆反应,2mol SO2(g)和1molO2(g)不能完全反应,故C错误;
D、乙烯的结构简式为CH2=CH2,故D错误.
故选:A.
(2015秋•常德校级期末)相同温度下,有下列三个热化学方程式:
(1)H2(g)+O2(g)═H2O(g)△H1=-Q1 kJ•mol-1
(2)2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H1=-Q2 kJ•mol-1
(3)2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H1=-Q3 kJ•mol-1
则Q1、Q2、Q3的关系表示正确的是( )
正确答案
解析
解:因为液态水变为气态水需要吸热,则气完全燃烧生成液态水比生成气态水放出的热量多,(2)与(3)比较,
Q2>Q3,燃烧2 mol氢气比燃烧1 mol氢气生成气态水放出的热量多,(1)与(3)比较,Q3>Q1,
则Q2>Q3>Q1,
故选B.
最近意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子.N4分子结构如图所示,已知断裂1molN-N吸收167kJ热量,生成1molN≡N放出942kJ.根据以上信息和数据,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、N4由N组成,是一种单质,而化合物是由不同元素组成的纯净物,故A错误;
B、N4与N2是同种元素形成的不同单质,是同素异形体,故B正确;
C、N4和P4都是分子晶体,并且结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高,所以白磷的沸点高,故C错误;
D、1molN4气体中含有6molN-N键,可生成2molN2,形成2molN≡N键,则1molN4气体转变为N2化学键断裂断裂吸收的热量为6×167KJ=1002KJ,形成化学键放出的热量为1884KJ,所以反应放热,放出的热量为1884KJ-1002KJ=882KJ,故应为放出882KJ热量,故D错误.
故选B.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、燃烧需要加热到着火点,都是放热反应,故A错误;
B、着火点比较高的物质燃烧需要加热到较高温度,故B错误;
C、反应热等于生成物能量和与反应物能量和之差,即反应是放热还是吸热,取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小,故C正确;
D、伴有能量变化的物质变化不一定都是化学变化,也可能是物理变化,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、图甲表示的是有无催化剂时,反应过程中能量变化,反应活化能与温度无关,故A错误;
B、0.1000mol•L-1 NaOH溶液滴定20.00mL 0.1000mol•L-1 CH3COOH溶液消耗20ml溶液恰好反应生成醋酸钠,溶液呈碱性,故B错误;
C、正反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,K正减小,K逆和K正互为倒数,因此K逆增大,故C正确;
D、CH3COOH是弱酸没有完全电离,HCl是强酸已经完全电离,所以体积和pH均相同的HCl和CH3COOH两种溶液中加入Zn时,醋酸产生的氢气多,故D正确.
故选:CD
下列说法或表示方法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、硫蒸气变化为硫固体需要放热,等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的能量多,故A错误;
B、由C(石墨)→C(金刚石)△H=+119kJ•mol-1可知,金刚石比石墨能量高,金刚石不稳定,故B错误;
C、在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,则H2燃烧热的化学方程式表示为:H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ•mol-1,故C错误;
D、在稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)═(H2O)(l)△H=-57.3kJ•mol-1,若将含0.5mol H2SO4的浓硫酸与含1mol NaOH的溶液混合,浓硫酸溶解放热,所以放出的热量大于57.3kJ,故D正确;
故选D.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、反应焓变和反应物、生成物的能量有关,与反应条件变化途径无关,同温同压下,H2 (g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃条件下的△H相同,故A正确;
B、中和反应是指强酸强碱的稀溶液完全反应生成1mol水放出的热量,弱酸、弱碱存在电离平衡过程是吸热过程,所以有弱酸或弱碱参加的反应生成1mol水放出热量小于强酸强碱反应生成1mol水,故B错误;
C、依据①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-a kJ•mol-1,②2H2(g)+O2 (g)=2H2O(1)△H=-b kJ•mol-1,液态水变化为气态水吸热,则a<b,故C错误;
D、①C(s,石墨)+O2 (g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1,②C(s,金刚石)+O2(g)=CO2 (g)△H=-395.0 kJ•mol-1,依据盖斯定律①-②得到:
则C(s,石墨)=C(s,金刚石)△H=+1.5 kJ•mol-1,故D错误;
故选A.
下列反应中生成物总能量高于反应物总能量的是( )
正确答案
解析
解:A.碳酸钙受热分解分解制氧气属于吸热反应,生成物总能量高于反应物总能量,故A正确;
B.钠与水反应属于放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,故B错误;
C.铝粉与氧化铁粉末反应属于放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,故C错误;
D.氧化钙溶于水与水发生化合反应,属于放热反应,生成物的总能量小于反应物的总能量,故D错误.
故选A.
下列有关反应热的叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、氢气的燃烧热是完全燃烧1mol氢气生成液态水所放出的能量,气态水变为液态水释放热的,所以氢气的燃烧热大于241.8kJ/mol,故A错误;
B、稀盐酸比较稳定,取50 mL、0.50 mol•L-1 HCl,它的物质的量就是0.025 mol,而NaOH溶液极易吸收空气中的CO2,如果恰好取50 mL、0.50 mol•L-1 NaOH,就很难保证有0.025 mol NaOH参与反应去中和0.025 mol的HCl,因此在测定中和热的实验中氢氧化钠过量,故B错误;
C、7.2 g 的碳的物质的量为0.6mol,12.8 g 的氧气的物质的量为0.4mol,设与氧气反应生成二氧化碳的碳的物质的量为amol,则与氧气反应生成一氧化碳的碳的物质的量为(0.6-a)mol,则有:①a+0.5×(0.6-a)=0.4②amol×y kJ/mol+(0.6-a)mol×(-△H)=xkJ,联立求得:x=0.2,△H=(0.5 y-2.5x)kJ/mol,故C正确;
D、单质碳完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量,焓变是负值,所以△H1<△H2,故D错误;
故选C.
CO和H2作为重要的燃料和化工原料,有着十分广泛的应用.
(1)已知:C(s)+O2(g)═CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol
C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H2=+131.3kJ/mol
则反应CO(g)+H2(g)+O2(g)═H2O(g)+CO2(g)△H=______kJ/mol.
(2)利用反应CO(g)+H2(g)+O2(g)═CO2(g)+H2O(g)设计而成的MCFS燃料电池,现以该燃料电池为电源,以石墨作电极进行电解,已知电解100mL1mol/L食盐水,反应装置以及现象如图所示.一段时间后,测得左侧试管中气体体积为2.24L(标准状况),若电解前后溶液的体积变化忽略不计,而且电解后将溶液混合均匀,忽略氯气与氢氧化钠溶液反应,则此时溶液的pH为______.
正确答案
解:(1)已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ•mol-1
②C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H2=+131.3kJ•mol-1
根据盖斯定律可知:将①-②可得:CO(g)+H2(g)+O2(g)=H2O(g)+CO2(g)△H=(-393.5kJ•mol-1)-(+131.3kJ•mol-1)=-524.8kJ/mol,
故答案为:-524.8;
(2)由图可知:电解饱和食盐水,阴极生成氢气,阳极生成氯气,氯气易溶于水,体积较小,则右端为阳极,所以N为原电池的正极,M为负极,
电极饱和食盐水,阴极发生了反应:2H++2e-═H2↑,由2NaOH~H2↑,阴极得到2.24L标准状况下的气体,则n(OH-)=×2=0.2mol,
溶液中c(OH-)==2mol/L,则c(H+)=
mol/L=5×10-15mol/L,pH=15-lg5=14.3,
故答案为:14.3.
解析
解:(1)已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ•mol-1
②C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H2=+131.3kJ•mol-1
根据盖斯定律可知:将①-②可得:CO(g)+H2(g)+O2(g)=H2O(g)+CO2(g)△H=(-393.5kJ•mol-1)-(+131.3kJ•mol-1)=-524.8kJ/mol,
故答案为:-524.8;
(2)由图可知:电解饱和食盐水,阴极生成氢气,阳极生成氯气,氯气易溶于水,体积较小,则右端为阳极,所以N为原电池的正极,M为负极,
电极饱和食盐水,阴极发生了反应:2H++2e-═H2↑,由2NaOH~H2↑,阴极得到2.24L标准状况下的气体,则n(OH-)=×2=0.2mol,
溶液中c(OH-)==2mol/L,则c(H+)=
mol/L=5×10-15mol/L,pH=15-lg5=14.3,
故答案为:14.3.
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