- 化学反应与能量
- 共8781题
合成氨工业用氢和氮在催化剂作用下直接合成,下表表示在一定温度和压强作用下达到动态平稳时氨的含量。
达到平稳时混合气体中氨的含量(体积百分比)(氮气和氢气的体积比是1:3)
右图是一透热性能很好的坚固容器,活塞C可左右移动。其总体积为44.8L,现将400℃、300大气压的氢气33.6L和400℃、
300大气压的氮气11.2L充入容器中,当两者反应达到动态平稳
时,若保持混合气体的温度和压强仍为400℃和300大气压,求:
(1)容器是向外界放热,还是吸热?为什么?
(2)试计算充入容器中氮气质量是多少克?
(3)活塞C要向左侧移动的距离与容器全长之比是多少?
正确答案
(1)该反应是放热反应,若保持反应时温度不变,容器必须向外界放热.
(2) 1.7×103g
(3)活塞C向左移动距离与活塞全长之比为=0.24
(1)由表中查出在400oC、300大气压条件下氢、氮混合达到动态平衡时的氨的含量为47%。
氢和氮反应方程如下
N2+3H2 2NH3+92.4kJ
该反应是放热反应,若保持反应时温度不变,容器必须向外界放热.
(2)因为
所以V0==1363L,则
m=×28=1.7×103g
(3)动态平衡时氢和氮的含量均为53%,其总体积为V'=(33.6+11.2)×0.53=23.74L
反应后生成氨的体积为
V"=(33.6+11.2)×0.47÷2=10.53L
则反应后总体积为
V=V'+V"=34.72L
活塞C向左移动距离与活塞全长之比为=0.24
煤作为燃料有两种途径:
Ⅰ.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1<0
Ⅱ.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH2>0
2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH3<0
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH4<0
请回答:(1)途径Ⅰ放出的热量________途径Ⅱ放出的热量(填“>”、“<”或“=”)。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4之间关系的数学表达式是________________。
正确答案
(1)= (2)ΔH1=(2ΔH2+ΔH3+ΔH4)
略
已知下列三个热化学方程式
①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
③C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔH=+131 kJ·mol-1
写出表示碳燃烧生成CO和CO燃烧生成CO2的燃烧热的热化学方程式。
_________________________________________;
_________________________________________。
正确答案
C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH=-110.8 kJ·mol-1
CO (g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.7 kJ·mol-1
考查盖斯定律的应用于
①+③得④C(s)+1/2O2(g)===CO(g) ΔH=-110.8 kJ·mol-1
②-④得:CO (g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH=-282.7 kJ·mol-1
(3分)已知:在298K、100kPa时,
①C(s,石墨)+O2(g) = CO2(g) △H1 = -400 kJ·mol-1;
②2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) △H2 = -570 kJ·mol-1;
③2C2H2(g)+5O2(g) = 4CO2(g)+ 2H2O(l) △H3 = -2600 kJ·mol-1;
写出298K时由C(s,石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的热化学方程式 。
正确答案
略
(10分)废旧印刷电路板的回收利用可实现资再生,并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离,能得到非金属粉末和金属粉末。
(1)(2分)下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中,不符合环境保护理念的是 (填字母)。
(2)(2分)用的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知:
====
====
="==="
在溶液中
与
反应生成
和
的热化方程式为 。
(3)(3分)控制其他条件相同,印刷电路板的金属粉末用10℅和3.0
的混合溶液处理,测得不同温度下铜的平均溶解速率(见下表)。
当温度高于40℃时,铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降,其主要原因是 。
(4)(3分)在提纯后的溶液中加入一定量的
和
溶液,加热,生成
沉淀。制备
的离子方程式是 。
正确答案
(1)BD
(2)Cu(S)+H2O2(l)+2H+(aq)=====Cu2+(aq)+2H20(l)△H=-319.68J·mol-1
(3)H2O2分解速率加快
(4)2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O2CuCl ↓+SO42-+2H+
略
在101kPa时,0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O放出495.2kJ的热量,写出该反应的热化学方程式。 .
正确答案
、CH4(g)+ 2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l);△H = -890.4kJ·mol-1
略
已知A—F是中学化学常见的物质,其中A、C、E为气体,B、D为液体,D是一种不挥发性酸,其浓溶液有强氧化性,F的溶液与X共热通常用于实验室制备单质C,X是一种黑色粉末,B分子中有18个电子,实验室常用B和X制备单质E。反应中部分生成物已略去。试回答下列问题:
(1)写出B的电子式 ,化学键类型 。
(2)根据图中信息,B.C.X氧化性从强到弱的顺序是________________________。
(3)X与铝高温下反应的方程式为______________。
(4)写出反应②的化学方程式_____ _________。
(5)反应①的离子方程式 。
正确答案
(1) 极性键和非极性键
(2)X>C>B
(3)3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3
(4)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(5)Cl2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Cl-
试题分析:X是一种黑色粉末,B分子中有18个电子,实验室常用B和X制备单质E,应为H2O2在MnO2催化条件下生成的反应,则X为MnO2,B为H2O2,E为O2,F的溶液与X共热通常用于实验室制备单质C,为MnO2和浓盐酸反应制备Cl2的反应,则F为HCl,C为Cl2,D是一种不挥发性酸,其浓溶液有强氧化性,应为H2SO4,可由A可H2O2反应生成,则A为SO2,
(1)双氧水是一种含有氧氧共价键和氧氢共价键的极性分子,电子式为:;氢与氧形成极性键,氧与氧形成非极性键;
(2)根据氧化剂氧化性大于氧化产物的氧化性可判断:X生成C,则氧化性X>C,在B和C的反应中C表现为氧化性,B表现为还原性,则氧化性C>B,B和A反应生成D,则氧化性B>D,则有氧化性X>C>B>D(或写作MnO2>Cl2>H2O2>H2SO4);
(3)Al比Mn活泼,可发生铝热反应制取Mn,反应的方程式为3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3,
(4)反应②为铜和浓硫酸的反应,方程式为:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;
(5)反应①为Cl2和SO2发生氧化还原反应,反应的离子方程式为Cl2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Cl-;
(共12分)碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50mol·L-1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L-1K2S2O8、0.10mol·L-1Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知:S2O82-+2I-==2SO42- +I2(慢) I2+2 S2O32-==2I-+S4O62-(快)
(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的__________耗尽后,溶液颜色将由无色变成为蓝色。为确保能观察到蓝色,S2O32-与S2O82-初始的物质的量需满足的关系为:n(S2O32-):n(S2O82-)_______。
(2)为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表:
表中Vx=_______________mL,理由是___________________。
(3)已知某条件下,浓度c(S2O82-)~反应时间t的变化曲线如图13,若保持其他条件不变,请在答题卡坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O82-)~t的变化曲线示意图(进行相应地标注)
(4)碘也可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。该电池反应为:
2Li(s)+I2(s)=2LiI(s) △H
已知:4Li(s)+O2(g)=2Li2O(s) △H1
4LiI(s)+O2(g)=2I2(s)+2Li2O(s) △H2
则电池反应的△H=_______________。
正确答案
(共12分)(1) Na2S2O3(1分),<2 (2分)
(2) 2(1分) 保证反应物K2S2O8浓度改变,而其他的不变,才到达实验目的(2分)
(3) (4分,文字和线画对各给1分)
(4) (△H1-△H2)/2(2分)
试题分析:(1)由于Na2S2O3能被单质碘氧化,即Na2S2O3是消耗单质碘的,所以当溶液中的Na2S2O3耗尽后,溶液颜色将由无色变成为蓝色。为确保能观察到蓝色,则Na2S2O3应该是不足的,所以根据反应的方程式可知,恰好反应时,S2O32-与S2O82-的物质的量之比是2︰1,因此为确保能观察到蓝色,S2O32-与S2O82-初始的物质的量需满足的关系为n(S2O32-):n(S2O82-)<2︰1。
(2)由于要保证保证反应物K2S2O8浓度改变,而其他的不变,才到达实验目的,所以根据实验中的数据可知,溶液的总体积是20ml,因此Vx=20ml-8.0ml-4.0ml-4.0ml-2.0ml=2.0ml。
(3)降低温度反应速率降低,则需要的反应时间增加。催化剂能加快反应速率,需要的反应时间减少,所以正确的图像是(见答案)。
(4)根据盖斯定律可知,(①-②)÷2即得到反应2Li(s)+I2(s)=2LiI(s),所以该反应的△H=(△H1-△H2)/2。
点评:该题属于中等难度的试题,重点考查学生对化学基本概念的熟练掌握程度、以及灵活运用所学知识解决实际问题的能力。
家用液化气的主要成分之一是丁烷,试写出表示丁烷燃烧热的热化学方程式:
(查阅资料:丁烷的燃烧热为---2900kJ/mol。)
(1)
(2)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g);ΔH=-393.5 kJ/mol;
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g);ΔH=-483.6 kJ/mol,现有0.2 mol的炭粉和氢气组成的悬浮气,且混合物在氧气中完全燃烧,共放出63.53 kJ热量,则混合物中C与H2的物质的量之比为
正确答案
(1)C4H10(g)+13/2O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l) △H=-2900kJ/mol
(2)1:1
(1)燃烧热是在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,所以反应的热化学方程式为
C4H10(g)+13/2O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l) △H=-2900kJ/mol。
(2)设混合物中C为xmol,H2为(0.2-x)mol,依题意有:393.5 kJ/mol ×xmol+241.8kJ/mol ×(0.2-x)mol =63.53 kJ x=0.1,则混合物中C与H2的物质的量之比为1:1。
能源危机当前是一个全球性问题,开源节流是应对能源危机的重要举措。
(1)下列做法有助于能源“开源节流”的是 (填字母)。
a. 大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
b. 大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
c. 开发太阳能、水能、风能、地热能等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料
d. 减少资源消耗,增加资源的重复使用、资源的循环再生
(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。
(a)在通常状况下,金刚石和石墨相比较, (填”金刚石”或”石墨”)更稳定,石墨的燃烧热为 。
(b)12 g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36 g,该过程放出的热量为 。
(3)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ ▪mol-1、497 kJ ▪mol-1。
N2 (g)+ O2 (g)="==" 2 NO (g) H="+180.0" kJ ▪mol-1。
NO分子中化学键的键能为 kJ ▪mol-1。
(4)综合上述有关信息,请写出用CO除去NO的热化学方程式: 。
正确答案
(1)acd (2)石墨 -393.5 kJ ▪mol-1 252.0 kJ (3)631.5
(4)2NO(g)+2CO(g)="==" N2(g)+ 2CO2 (g) △H=-746.0 kJ ▪mol-1
(1)煤、石油、天然气都是化石燃料,是不可再生的,所以大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求是错误的,不可取的,其余都是正确的,答案选acd。
(2)(a)根据图像可知,金刚石的总能量大于石墨的,所以石墨比金刚石稳定。燃烧热是在一定条件下,1mol可燃物完燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,所以根据图像可以看出石墨的燃烧热是110.5kJ/mol+283.0kJ/mol=393.5kJ/mol。
(b)12g石墨完全生成CO2,质量是44g,完全生成CO是28g,所以36g气体是混合气。设CO2和CO的物质的量分别是x和y,则x+y=1mol、44x+28y=36g,解得x=y=0.5mol,所以实际放出的热量是0.5mol×(110.5kJ/mol+393.5kJ/mol)=252.0kJ。
(3)反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,所以946kJ/mol+497kJ/mol-2x=+180.0kJ/mol,解得x=631.5kJ/mol,即NO分子中化学键的键能为631.5kJ/mol。
(4)根据图像可知①2CO(g)+O2 (g)="==" 2CO2 (g) △H=-566kJ/mol,又因为②N2 (g)+ O2 (g)="==" 2 NO (g) H="+180.0" kJ ▪mol-1,所以根据盖斯定律可知,①-②即得到2NO(g)+2CO(g)="==" N2(g)+ 2CO2 (g),所以反应热△H=-566kJ/mol-180kJ/mol=-746.0 kJ ▪mol-1。
(共6分)由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸汽放热241.8kJ,写出该反应的热化学方
式 若1 g水蒸汽转化为液态水放热2.444kJ,则反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)的△H=__________kJ·mol-1,燃烧2mol氢气生成液态水能放出___________的热量。
正确答案
略
(8分)已知拆开1mol氢气中的化学键需要消耗436kJ能量,拆开1mol氧气中的化学键需要消耗498kJ能量,根据图中的能量图,回答下列问题:
(1)分别写出①②的数值:
① ▲ ; ② ▲ 。
(2)生成H2O(g)中的1mol H-O键放出 ▲ kJ的能量。
(3)已知:H2O(l)= H2O(g) DH=" +44" kJ·mol-1,试写出氢气在氧气中完全燃烧生成液态水的热化学方程式: ▲ 。
正确答案
(8分)
(1)① 1370 (2分) ② 1852 (2分) (2)463 (2分)
(3)2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(l) △H = -570kJ·mol-1 (2分)
(状态、配平、符号、数值和单位等只要错一处就不给分)
略
把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径I:C(s) +O2 (g) == CO2(g) △H1<0 ①
途径II:先制成水煤气:C(s) +H2O(g) == CO(g)+H2(g) △H2>0 ②
再燃烧水煤气:2CO(g)+O2 (g) == 2CO2(g) △H3<0 ③
2H2(g)+O2 (g) == 2H2O(g) △H4<0 ④
请回答下列问题:
(1) 途径I放出的热量__________ ( 填“大于”“等于”或“小于”) 途径II放出的热量,原因是____________。
(2) △H1、△H2、△H3、△H4的数学关系式是_____________。
(3)12g 炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳,放出110.35kJ热量。其热化学方程式为(相对原子质量C-12)_______________。
正确答案
(1)等于;根据盖斯定律可知,如果一个化学反应可以分步进行,则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的。
(2)△H1=△H2 + 1/2(△H3+△H4)
(3)C(s) + O2 (g) == CO(g) △H= -110.35 kJ·mol-1
(4分) (1)已知含11.2g KOH的稀溶液与1L0.1mol·L-1的H2SO4稀溶液反应放出11.46 KJ的热量。请写出KOH的稀溶液与的H2SO4稀溶液发生中和反应,表示中和热的热化学方程式为
(2)在相同条件下,下列两个反应的反应热分别为△H1和△H2表示:
①2H2(g)+O2(g)= 2H2O(g)△H1 ,
②2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l)△H2 , 则△H1和△H2的关系为
正确答案
(1) 略 (2) △H1> △H2
略
(1)在25℃、101kPa下, 1g甲烷完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出55 kJ的热量,写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式: 。
(2)2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s) ΔH1 =" —702" kJ/mol
2Hg(l)+O2(g)=2HgO(s) ΔH2 =" —182" kJ/mol
由此可知ZnO(s)+Hg(l)= Zn(s)+HgO(s)△H3= 。
(3)已知 2SO2(g)+O2(g) =2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的 ΔH=—99kJ·mol-1.请回答下列问题:
①图中A、C分别表示 、 ,
②E的大小对该反应的反应热有无影响? 。该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点升高还是降低? ,理由是
③图中△H= kJ·mol-1。
正确答案
(1)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+ 2H2O(g) ΔH="-880" kJ/mol
(2)+260 kJ/mol
(3)①反应物能量 生成物能量
②无 降低 因为催化剂改变了反应的历程使活化能E降低
③-198
略
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