- 化学反应与能量
- 共8781题
能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．工业上合成甲醇的反应为：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）；△H
（1）已知，该反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，则△H______0，△S______0 （填“＜，＞或=”）．
（2）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的 CO与0.58mol H2的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图1所示．
①在0～2min内，以H2表示的平均反应速率为______mol•L-1•s-1．
②列式计算300℃时该反应的平衡常数K=______．
③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H2和1.00mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将______．
A．向正方向移动 B．向逆方向移动 C．处于平衡状态 D．无法判断
④下列措施可增加甲醇产率的是______
A．压缩容器体积 B．将CH3OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大 D．再充入0.20mol CO和0.58mol H2
（3）甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，该燃料电池的电池反应式为：CH3OH（l）+
在上图的横线上标出a、b、c、d四个出入口通入或排出的物质名称（或化学式）负极的电极反应式为______．
正确答案
＜
＜
0.02
4（mol/L）-2
B
ABD
CH3OH（l）+H2O（l）-6e-=CO2（g）+6H+
解析
解：（1）该反应的反应物有3mol气体，生成物有1mol气体，所以△S＜0，反应自发进行△H-T△S＜0，故△H必须小于0，故答案为：＜；＜；
（2）①2min时，甲醇浓度变化0.02mol/L，则氢气浓度变化为0.04mol/L，v（H2）=
故答案为：0.02；
②CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）
加入的（mol/L） 0.10 0.29 0
反应的（mol/L） 0.02 0.04 0.02
平衡后（mol/L） 0.08 0.25 0.02
K=
故答案为：K=4（mol/L）-2；
③Qc=K=
故答案为：B；
④A、对于反应CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g），反应物气体体积大于生成物，压缩容器体积时，压强增大，平衡正向移动，可增加甲醇产率，A正确；
B、分离出甲醇，平衡正向移动可增加甲醇产率，故B正确；
C、充入He，不影响各气体的分压，平衡不移动，不能增加甲醇产率，故C错误；
D、体积不变，再充入反应物气体，平衡正向移动，可增加甲醇产率，故D正确．
故选：ABD；
（3）①甲醇-空气燃料电池是甲醇和氧气反应的氧化还原反应，甲醇在反应中失去电子发生氧化反应在原电池中做负极，反应生成二氧化碳，氧气再正极上得到电子生成氢氧根离子，依据质子交换最终生成水；所以a放出CO2；b通入甲醇水溶液；c通入O2；d流出水；标注如图：
电池反应为：2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）；
电池正极反应为：O2+4H++4e-=2H2O；
电池反应-正极反应×3得到负极电极反应为：CH3OH（l）+H2O（l）-6e-=CO2（g）+6H+；
故答案为：
下列说法或表示正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、硫蒸气变化为固体硫放出热量，等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放出热量多，故A错误；
B、由C（石墨）=C（金刚石）△H=+11.9kJ/mol，可知金刚石能量高于石墨，说明金刚石比石墨活泼，故B错误；
C、在稀溶液中：H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）△H=-57.3kJ/mol，若将含1molCH3COOH的溶液与含1molNaOH的溶液混合，醋酸是弱电解质，电离过程是吸热过程，放出的热量小于57.3kJ，故C正确；
D、在101kPa时，2gH2物质的量为1mol完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，氢气燃烧的热化学方程式表示为：H2（g）+
故选C．
关于热化学方程式：2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6kJ•mol，下列有关叙述错误的是（ ）
正确答案
解析
解：热化学方程式的化学计量数只表示物质的量，不表示分子个数，可以是整数也可以是分数，注意△H的数值与化学计量数的统一．
A、由2H2（g）+02（g）═2H20（1），△H=-571.6kJ•mol-1知，故A正确；
B、1mol氢气燃烧放热是2mol氢气燃烧放热的
C、热化学方程式中的化学计量数指表示物质的量不表示分子个数，故C错误；
D、热化学方程式2H2（g）+02（g）═2H20（1），△H=-571.6kJ•mol-1，化学计量数除以2可得，故D正确；
故选：C．
下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、只有强酸和强碱的稀溶液中和生成1mol水时，放出的热量才相同，弱酸弱碱没有完全电离，电离时需吸收能量，放出的热量少，故A错误；
B、C（s，石墨）=C（s，金刚石）的△H＞0，说明金刚石能量高，能量越低越稳定，石墨比金刚石稳定，故B错误；
C、△H=Q（生成物能量和）-Q（反应物能量和），水蒸气比液体水能量高，所以生成液态水放出的热量多，b＞a，故C正确；
D、化学反应能否自发决定于△H-T△S的大小，△H和△S共同决定一个化学反应能否自发进行，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．催化剂是通过降低反应的活化能来加快化学反应速率的，加入催化剂后活化能会降低，但是图中信息得出：反应物的能量高于生成物的能量，反应是放热反应，故A错误；
B．强碱强氧化钠滴定醋酸溶液时，开始20.00mL0.1000mol•L-1CH3COOH溶液pH大于1，故B错误；
C．硝酸钾的溶解度随着温度的升高而增大，溶解度曲线下方的点是不饱和溶液的点，故C正确；
D．t时化学反应没有达到平衡状态，生成物的量不断增多，说明反应继续向正反应方向移动，v逆＜v正，故D错误．
故选C．
（2015秋•临汾校级期末）下列图示与对应的叙述不相符的是（ ）
正确答案
解析
解：A．反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应，因此图象表示的为放热反应；使用催化剂能够降低活化分子能量，使用催化剂时需要能量低于不使用催化剂的能量，该图示与对应的叙述相符，故A正确；
B、醋酸是弱酸，不能完全电离，计算0.10mol/L CH3COOH溶液pH大于1，和图象不符，故B错误；
C．曲线上所有的点代表相应温度下KNO3溶液的溶解度，均为饱和溶液，a点溶解的KNO3的质量远小于饱和时的数值，因此a点所示的溶液是80℃时KNO3的不饱和溶液，该说法错误，故C正确；
D、正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行，产物的量逐渐增加，该图示与对应的叙述相符，故D正确．
故选B．
化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程．共价键的键能是两种原子间形成1mol共价键（或其逆过程）时释放（或吸收）的能量．已知H─H键的键能为436kJ/mol，Cl─Cl键的键能为243kJ/mol，H─Cl键的键能为431kJ/mol，则H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）的反应热（△H）等于（ ）
正确答案
解析
解：化学反应中，旧键断裂吸收能量，形成新键放出能量，反应Cl2+H2=2HCl中，需要断裂1molCl-Cl键和1molH-H键，则吸收能量：436KJ+243KJ=679KJ，生成2molHCl时需生成1molH-Cl键，放出2mol×431KJ/mol=862KJ能量，放出的能量高于吸收的能量，所以反应是放热的，放出的能量为862KJ-679KJ=183KJ，即△H=-183KJ/mol，
故选A．
为了减少CO对大气的污染，某研究性学习小组拟研究CO和H2O反应转化为绿色能源H2．已知：2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）；△H=-566kJ•moL-1
2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）；△H=-483.6KJ•moL-1
H2O （g）=H2O（l）；△H=-44.0KJ•moL-1
（1）氢气的燃烧热△H=______kJ•moL-1
（2）写出CO和H2O（g）作用生成CO2和H2的热化学方程式______
（3）H2是一种理想的绿色能源，可作燃料电池；若该氢氧燃料电池以KOH为电解质溶液，其正极的电极反应式是______某氢氧燃料电池释放228.64kJ电能时，生成1mol液态水，该电池的能量转化率为______．
（4）在25℃时，以氢氧燃料电池为电源，用石墨电极电解400mL一定浓度的CuSO4溶液．5min后停止通电，在一个石墨电极上有1.28g Cu生成，且两极生成体积相同的气体．试回答下列问题：
①总反应式为______．
②电解过程中转移的电子数为______mol，同时生成标准状况下气体的体积为______．
③电解后溶液的PH=______（不考虑溶液体积变化）．
④若要使电解质溶液复原，应加入______mol 的______．
正确答案
解：（1）已知：①2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6KJ•moL-1
②H2O （g）=H2O（l）△H=-44.0KJ•moL-1
根据盖斯定律，①×
故答案为：-285.8；
（2）已知：①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566kJ•moL-1
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6KJ•moL-1
根据盖斯定律，①-②得2CO（g）+2H2O（g）=2H2（g）+2CO2（g）△H=-566kJ•moL-1-（-483.6KJ•moL-1）=-82.4KJ•moL-1．
即CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g）△H=-41.2KJ•moL-1．
故答案为：CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g）△H=-41.2KJ•moL-1；
（3）在氢氧燃料电池的正极上发生得电子的反应，即O2+2H2O+4e-═4OH-，H2（g）+
（4）①电解硫酸铜时，阳极上是氢氧根放电，阴极上是铜离子放电，
电解原理方程式为：2CuSO4+2H2O
故答案为：2CuSO4+2H2O
②电解硫酸铜时，阴极上是铜离子先放电，两极生成体积相同的气体，即阴极上：Cu2++2e-→Cu，2H++2e-→H2↑，当该电极上有1.28g Cu生成时，转移电子为
故答案为：0.08；0.896L；
③根据电极反应：2CuSO4+2H2O
=0.2mol/L，所以pH=1-lg2=0.7，
故答案为：0.7；
④电解的实质是生成金属铜额、氢气和氧气，所以需要加入氢氧化铜，根据Cu元素守恒，析出0.02mol金属铜，所以要加入0.02molCu（OH）2，
故答案为：0.02；Cu（OH）2．
解析
解：（1）已知：①2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6KJ•moL-1
②H2O （g）=H2O（l）△H=-44.0KJ•moL-1
根据盖斯定律，①×
故答案为：-285.8；
（2）已知：①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566kJ•moL-1
②2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=-483.6KJ•moL-1
根据盖斯定律，①-②得2CO（g）+2H2O（g）=2H2（g）+2CO2（g）△H=-566kJ•moL-1-（-483.6KJ•moL-1）=-82.4KJ•moL-1．
即CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g）△H=-41.2KJ•moL-1．
故答案为：CO（g）+H2O（g）=H2（g）+CO2（g）△H=-41.2KJ•moL-1；
（3）在氢氧燃料电池的正极上发生得电子的反应，即O2+2H2O+4e-═4OH-，H2（g）+
（4）①电解硫酸铜时，阳极上是氢氧根放电，阴极上是铜离子放电，
电解原理方程式为：2CuSO4+2H2O
故答案为：2CuSO4+2H2O
②电解硫酸铜时，阴极上是铜离子先放电，两极生成体积相同的气体，即阴极上：Cu2++2e-→Cu，2H++2e-→H2↑，当该电极上有1.28g Cu生成时，转移电子为
故答案为：0.08；0.896L；
③根据电极反应：2CuSO4+2H2O
=0.2mol/L，所以pH=1-lg2=0.7，
故答案为：0.7；
④电解的实质是生成金属铜额、氢气和氧气，所以需要加入氢氧化铜，根据Cu元素守恒，析出0.02mol金属铜，所以要加入0.02molCu（OH）2，
故答案为：0.02；Cu（OH）2．
下列表述中一定正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、催化加可以降低反应的活化能，加快化学反应速率，使B点降低，但是升高温度，只可以增加分子的有效碰撞，加快反应速率，不会改变活化能大小，故A错误；
B、20mL0.1mol/L的CH3COOH溶液和20mL 0.1mol/L NaOH溶液恰好反应得到的醋酸钠溶液显示碱性，此时不会实现pH=7，故B错误；
C、反应的先后顺序：Mg2+、Al3+结合OH-生成沉淀，NH4+与OH-反应，氢氧化铝与OH-反应而溶解，Al（OH）3+OH-═AlO2-+2H2O，氢氧化铝完全溶解消耗氢氧化钠5mL，Al3++3OH-═Al（OH）3↓，铝离子完全沉淀需要氢氧化钠15mL，所以Mg离子完全沉淀需要氢氧化钠10mL，根据镁元素守恒，镁离子物质的量是0.05mol，消耗氢氧化钠时0.1mol即10mL，所以氢氧化钠的浓度是
D、根据C的分析，混合物中含有镁离子的物质的量是0.05mol，铝离子的物质的量是0.05mol，铵根离子的物质的量是0.01L×10mol/L=0.1mol，所以n（Mg2+）：n（Al3+ ）：n（NH4+）=1：1：2，故D错误．
故选C．
判断反应过程的自发性的目的是（ ）
正确答案
解析
解：化学反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率，也无法判断反应过程的热效应，故选：A；
根据右面的能量变化示意图，确定下列选项中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：由图象知，2A+B的能量高于2C的能量，根据化学反应前后能量守恒，如果A、B为反应物，C为生成物，2A（g）+B（g）═2C（g）时该反应放出能量，△H＜0；如果C为反应物，A、B为生成物，2C（g）═2A（g）+B（g）时该反应吸收能量，△H＞0．
故选：A．
正确答案
解析
解：A、依据图象分析，白磷能量高于红磷，所以红磷稳定，故A错误；
B、依据图象分析，白磷能量高于红磷，依据能量守恒，红磷转变为白磷是吸热反应，故B正确；
C、图象分析可知，白磷燃烧是放热反应，故C错误；
D、依据图象分析，红磷燃烧是放热反应，反应的热化学方程式：4P（s）+5O2（g）→P4O10（s），△H=-（E2-E3） kJ/mol，故D错误；
故选B．
下列反应前后物质的总能量变化不能用如图表示的是（ ）
正确答案
解析
解：从图象分析，该反应是放热反应．
A、石灰石高温分解是吸热反应，不符合图象，故A正确；
B、生石灰和水反应是放热反应，符合图象，故B错误；
C、盐酸与氢氧化钠反应，是中和反应，放热，符合图象，故C错误；
D、燃烧都是放热反应，符合图象，故D错误．
故选A．
下列图示与对应的叙述相符的是（ ）
A
B
C
D
正确答案
解析
解：A、反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应，因此图象表示故表示某放热反应分别在有、无催化剂的情况下反应过程中的能量变化，A错误；
B、硫酸铜与锌反应生成铜，形成了Zn-Cu-稀盐酸原电池，加快了反应速率，硫酸铜消耗了Zn，生成的氢气的量相应减少，故B错误；
C、曲线上所有的点代表相应温度下KNO3溶液的溶解度，均为饱和溶液，a点溶解的KNO3的质量远小于饱和时的数值，因此a点所示的溶液是 80℃时 KNO3 的不饱和溶液，故C正确；
D、可逆反应达到平衡时反应物转化率最大，t时还没有达到化学平衡状态，故D错误；
故选：C．
根据碘与氢气反应的热化学方程式（碘为气态或固态），下列判断正确的是（ ）
（ⅰ） I2（？）+H2（g）⇌2HI（g）+9.48kJ （ⅱ） I2（？）+H2（g）⇌2HI（g）-26.48kJ．
正确答案
解析
解：A．反应（ⅰ）是吸热反应，反应（ⅱ）是放热反应，故ⅰ中碘为气态，ⅱ中碘为固态，故A正确；
B．一样稳定，都是HI的气态，故B错误；
C．因为是可逆反应，所以不能进行完全，放热小于9.48kJ，故C错误；
D．由盖斯定律知（i）-（ii）得，9.48-（-26.48）=35.96kJ，故D错误；
故选A．
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