- 化学反应与能量
- 共8781题
(10分)烟气的脱硫(除SO2)技术和脱硝(除NOx)技术都是环境科学研究的热点。
⑴烟气脱硫、脱硝的环境意义是 ▲ 。
⑵选择性催化还原法的脱硝原理为:
6NOx+4x NH3 (3+2x)N2+6xH2O
①上述反应中每转移3mol电子,生成标准状况下N2的体积为 ▲ L。
②已知:2H2(g)+O2(g) =2H2O (g) ΔH=-483.6 kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=-180.5kJ·mol-1
则反应6NO(g)+4NH3(g)=5N2(g)+6H2O(g)的ΔH= ▲ 。
⑶目前,科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理,其脱硝机理示意图如下图1,脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2所示。
图1 图2
①写出该脱硝原理总反应的化学方程式: ▲ 。
②为达到最佳脱硝效果,应采取的条件是 ▲ 。
正确答案
⑴防止酸雨的发生
⑵① ②-724.5kJ·mol-1
⑶①6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O ②350℃、负载率
略
在微生物作用的条件下,NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。这两步的能量变化示意图如下:
(1)第二步反应是 反应(选填“放热”或“吸热”),判断依据是 。
(2)1 mol NH4+ (aq)全部氧化成NO2- (aq)的热化学方程式是 。
正确答案
(1)放热 ΔH=-73 kJ/mol(或反应的总能量大于生成物的总能量)
(2)NH4+(aq)+O2(g)=NO2- (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-273 kJ/mol
(1)由题意知,NH4+第一步氧化为NO2-,第二步NO2-氧化为NO3-,第二步反应中,反应物的总能量高于生成物的总能量,故第二步反应为放热反应。
(2)1 mol NH4+全部氧化成NO2-时,放出273 kJ的热量,则反应的热化学方程式为:NH4+ (aq)+O2(g)=NO2- (aq)+2H+(aq)+H2O(l) ΔH=-273 kJ/mol。
(8分)(1)已知H2(g)燃烧热为-285.8kJ·mol-1用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ;
(2)已知0.4 mol液态肼(N2 H4)与足量H2O2反应,生成氮气和水蒸气,放出256.65 kJ的热量。写出该该反应的热化学方程式__________________________________________________。
又已知 H2O(l)=== H2O(g)ΔH=+44kJ·mol-1则16g液态肼与足量H2O2反应,生成氮气和液态水放出的热量是_____________ kJ。
上述反应应用于火箭推进剂,除释放大量的热和快速产生大量气体外,还有一个很突出的优点是____________________________________________________________。
正确答案
(8分,每空2分)(1)2858
(2)N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H=—641.625kJ/mol
408.8 生成的N2和 H2O,对环境无污染。
(1)H2(g)燃烧热为-285.8kJ·mol-1,这说明分解1mol水需要消耗285.8kJ能量,所以用太阳能分解10mol水消耗的能量是285.8kJ×10=2858kJ。
(2).4 mol液态肼(N2 H4)与足量H2O2反应,生成氮气和水蒸气,放出256.65 kJ的热量。
则1mol液态肼完全燃烧放出的能量是256.65 kJ×1mol÷0.4mol=641.625kJ,所以热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H=—641.625kJ/mol。16g液态肼是0.5mol,完全燃烧生成2mol水蒸气放出热量是641.625kJ÷2=320.8125kJ。其中2mol水蒸气变成液态水有放出44kJ×2=88kJ,所以最终放出的热量是320.8125kJ+88kJ=408.8kJ。根据方程式可知,生成物是N2和 H2O,对环境无污染。
(1)实验测得,5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式: 。
(2)已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=a kJ/mol。试根据表中所列键能数据估算a的数值: 。
(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。
已知:
C(s,石墨)+O2(g)CO2(g) △H1=-393.5kJ?mol-1 ①
2H2(g)+O2(g)2H2O(1) △H2=-571.6kJ?mol-1 ②
2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l) △H3 =-2599kJ?mol-1 ③
根据盖斯定律,计算298K时由C(s,石墨)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的焓变: 。
正确答案
(1)2CH3OH(1)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1452.8 kJ/mol
(2)-93 (3)△H=+226.7 kJ/mol
(1)甲醇燃烧化学方程式为:2CH3OH+3O2(g)2CO2(g)+4H2O,故2mol甲醇燃烧放出的热量为
1452.8kJ,故热化学方程式为:2CH3OH(1)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) △H=-1452.8 kJ/mol
(2)△H=反应物的键能之和—生成物的键能之和=945+3×436—2×3×391=-93kJ/mol
(3)依据盖斯定律可知,2×①+②/2 —③/2:
2C(s,石墨)+H2(g)=C2H2(g) △H=+226.7 kJ/mol
(6 分)课本“交流•研讨”栏目有这样一组数据:破坏1mol氢气中的化学键需要吸收436kJ能量;破坏1/2mol 氧气中的化学键需要吸收249kJ的能量;形成水分子中1 molH—O键能够释放463kJ 能量。
下图表示氢气和氧气反应过程中能量的变化,请将图中①、②、③的能量变化的数值,填在下边的横线上。
① _______________ kJ ②________________ kJ ③_________________kJ
正确答案
(6分,每空2分)①1370 ②1850 ③482
试题分析:①表示破坏反应物中化学键所吸水的能量,所以根据氢气和氧气的键能并结合化学方程式可知应该是436kJ×2+249kJ×2=1370kJ;②表示形成水时放出的能量,因此根据键能可知,应该是463kJ×2×2=1850kJ,所以该反应实际放出的热量是1850kJ-1370kJ=482kJ。
点评:反应热从微观的角度分析,就是断键吸收的能量和形成化学键随放出的能量的差值,据此可以列式进行计算。
(6分)煤燃烧的反应热可通过两个途径来利用:a.利用煤在充足空气中直接燃烧产生的反应热;b.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳。然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。这两个过程的化学方程式为:
a. C(s)+ O2(g) = CO2(g) △H=E1 ①
b. C(s) + H2O(g) = CO(g)+ H2(g) △H=E2 ②
H2(g)+ 1/2 O2(g) = H2O(g) △H=E3 ③
CO(g)+ 1/2 O2(g) = CO2(g) △H=E4 ④
回答:⑴与途径a相比途径b有较多的优点,即 。
(2)等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是
A、a比b多 B、a比b少 C、a与b在理论上相同
(3)根据能量守恒定律,E1、E2、E3、E4之间的关系为 _
正确答案
(1)固体煤经处理变成气体燃料后,不仅可以大大减少SO2和烟尘对空气造成的污染,而且燃烧效率高,也便于运输。 (2)C (3)E1=E2+E3+E4(每题2分)
(1)途径b是煤的气化,这样固体煤经处理变成气体燃料后,不仅可以大大减少SO2和烟尘对空气造成的污染,而且燃烧效率高,也便于运输。
(2)根据能量守恒定律和盖斯定律可知E1=E2+E3+E4,所以选项C正确,答案选C。
(6分)键能的大小可以衡量化学键的强弱,也可以用于估算化学反应的反应热(△H),化学反应的△H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的化学键能之和的差。参考以下表格的键能数据,回答下列问题:
(1)比较下列两组物质的熔点高低(填“>”“<”)
SiC_______Si; SiCl4_______SiO2
(2)能否根据键能的数据判断单质Si晶体和化合物SiCl4的熔点高低? (填“能”或“不能”)原因是:
(3)工业上高纯硅可通过下列反应制取:SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g),计算该反应的反应热△H为 。
正确答案
(1) SiC>Si SiCl4
(2)不能、物质的熔点高低由构成物质微粒间作用力决定,Si晶体是原子晶体,微粒间作用力是共价键,SiCl4是分子晶体,微粒间作用力是分子间作用力比共价键弱
(3)△H为+236KJ/mol
(1)SiC、Si均为原子晶体,熔点高低决定与键能的大小,前者的共价键为Si—C,后为Si—Si,由于硅原子的半径大于碳原子半径,故前者的键长小,键能相对大,SiC的熔点相对高;
SiCl4、SiO2分别为分子晶体与原子晶体,分子晶体的熔点一般较低,而原子晶体的熔点一般特别高,故前者熔点低于后者
(2)不能,物质的熔点高低由构成物质微粒间作用力决定,Si晶体是原子晶体,微粒间作用力是共价键,SiCl4是分子晶体,微粒间作用力是分子间作用力,比共价键弱
(3)△H=反应物化学键的键能之和—生成物化学键能之和=4×360+2×436—2×176-4×431=+236KJ/mol
(15分)某石油液化气由丙烷和丁烷组成,其质量分数分别为80%和20%。它们燃烧的热化学方程式分别为:
C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(1) △H=-2 200kJ/mol
C4H10(g)+O2(g)==4CO2(g)+5H2O(1) △H=-2 900 kJ/mol
有一质量为0.80kg、容积为4.0L的铝壶,将一壶20℃的水烧开需消耗液化石油气0.056kg,试计算该燃料的利用率。[已知水的比热为4.2kJ/(kg·℃),铝的比热为0.88kJ/(kg·℃)]
正确答案
将水烧开所需热量为:Q=cm(t-t0)=(4.2×4.0+0.88×0.80)×(100-20)="1" 400(kJ)
所以,燃料的利用率为:×100%=50%
略
(15分)在火箭推进器中装有强还原剂肼(N2H4)和强氧化剂过氧化氢,当它们混合时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量热。已知0.4mol液态肼与足量过氧化氢反应,生成氮气和水蒸气,放出256.65kJ的热量。
(1)写出肼和过氧化氢的结构式。肼__________________,过氧化氢______________ 。
(2)写出热化学方程式_________________________________________________。
(3)已知H2O(1)==H2O(g) △H=+44kJ/mol,则16g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时,放出的热量是_____________________ kJ。
(4)上述反应用于火箭推进剂,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很突出的优点是________________________________________________________。
正确答案
(2)N2H4(1)+2H2O2(1)==N2(g)+4H2O(g) △H=-641.625kJ/mol 4分
略
(8分)、(1)写出下列反应的热化学方程式
①1molN2 (g)与适量O2 (g)反应生成NO(g),需吸收68kJ的热量
②1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量
(2)氢氧燃料电池是将H2通入负极,O2通入正极而发生电池反应的,其能量转换率高。
①若电解质溶液为KOH,其正极反应方程式为:
②若电解质溶液为硫酸,负极反应方程式为: 。
正确答案
(1)①N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H =+68kJ/mol
② S(s)+ O2(g)=S O2(g)△H =-299.52 kJ/mol
(2) ① O2 + 4 e-+ 2 H2O=4OH- ②2 H2-4e-= 4 H+ (每小题2分)
考查热化学方程式即电极反应式的书写。热化学方程式是表示化学反应与反应热关系的方程式。书写和应用热化学方程式时必须注意以下几点:
①明确写出反应的计量方程式,各物质化学式前的化学计量系数可以是整数,也可以是分数。
②各物质化学式右侧用圆括弧()表明物质的聚集状态。可以用g、l、s分别代表气态、液态、固态。固体有不同晶态时,还需将晶态注明,例如S(斜方),S(单斜),C(石墨),C(金刚石)等。溶液中的反应物质,则须注明其浓度,以aq代表水溶液,(aq) 代表无限稀释水溶液。
③反应热与反应方程式相互对应。若反应式的书写形式不同,则相应的化学计量系数不同,故反应热亦不同。
④热化学方程式必须标明反应的浓度、温度和压力等条件,若在常温常压时可省略。
(1)①反应是吸热的,所以热化学方程式是N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H =+68kJ/mol
②1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量,则1molS燃烧放出的热量是 9.36kJ×32=299.52 kJ,所以热化学方程式是S(s)+ O2(g)=S O2(g)△H =-299.52 kJ/mol
(2)原电池中负极失去电子,正极得到电子,所以氢气在负极通入,氧气在正极通入,如果电解质溶液为KOH,则正极反应方程式为 O2 + 4 e-+ 2 H2O=4OH-;电解质溶液为硫酸,则负极反应方程式为2 H2-4e-= 4 H+。
(9分)(1)1 mol气态钠离子和1 mol气态氯离子结合生成1 mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。
①下列热化学方程式中,能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是____________。
E.Cl2(g)―→Cl(g);△Q4
F.Cl(g)+e-―→Cl-(g);△Q5
②写出△Q1与△Q、△Q2、△Q3、△Q4、△Q5之间的关系式________________________________________________________________________
(2)可逆反应:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),取a mol A和b mol B置于V L密闭容器中,2 min后,测得容器中A的浓度为x mol·L-1,以物质C的浓度变化来表示这段时间内反应的平均速率应为__________ __。
正确答案
(1) ①A ②△Q1=△Q+△Q2+△Q3+△Q4+△Q5
(2) mol/(L·min)
⑴①由晶格能的定义,气态钠离子、气态氯离子、生成1 mol氯化钠晶体、释放出的热能,所以A正确。
②△Q1=△Q+△Q2+△Q3+△Q4+△Q5
⑵ mol/(L·min)
(14分)
(1)火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮作氧化剂,它们相互反应生成氮气和水蒸气。
已知:N2(g) + 2O2(g)= 2NO2(g) △H =" +67.7" kJ/mol;
N2H4(g)+ O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534 kJ/mol
则N2H4和NO2反应生成氮气和水蒸气的热化学方程式为__________________ 。
(2)已知:常温下0.1mol/L的某酸H2A的pH=4,则该酸为 酸(填“强”或“弱”), H2A的电离方程式为 ,该溶液中由水电离出的c(H+)= 。
(3)一定温度下,两种酸:a、盐酸 b、醋酸:
①当两种酸的物质的量浓度相同时,c(H+):a b(填“>”、“<”或“=”,下同)。
②在pH相同、体积相同的两种酸溶液中加入过量的铁粉,反应结束时生成H2的总体积:a b。
③将pH相同,体积相同的两种酸溶液分别加水稀释100倍,所得溶液的pH值:a b
正确答案
(14分)(每空2分)
(1)2N2H4(g) +2NO2(g)==3N2(g)+4H2O(g) △H=-1135.7kJ/mol
(2)弱,H2AH++HA—,10—10mol/L
(3)①> ②< ③>
略
在101kPa时,1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出890kJ热量。甲烷的燃烧热为多少?1000L CH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?
正确答案
890kJ·mol—1 3.97×104kJ
燃烧热为1mol物质完全燃烧生成稳定的生成物时放出的热量。
根据
CH4 + 2O2CO2 + 2H2O;△H=-890kJ/mol
22.4L 890kJ
1000L Q
则Q=3.97×104kJ
(3分)由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ,写出该反应的热化学方程式: 。
正确答案
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ·mol-1
(4分)由金红石(TiO2)制取单质Ti,涉及到的步骤为:
已知:①
②
③
则(1) 的
=________________。
(2) 碳在氧气中不完全燃烧生成CO的热化学方程式为__________________________。
正确答案
(每空2分)-80kJ·mol-1 2C(s)+O2(g)==2CO(g) △H="-221" kJ·mol-1
略
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