- 化学反应与能量
- 共8781题
（9分）（1）根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂（掺有少量Fe2O3的TiO2）表面与水发生下列反应：
N2（g） + 3H2O（1）
进一步研究NH3生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：
①此合成反应的a 0；ΔS 0，（填“＞”、“＜”或“＝”）
②已知：N2（g） + 3H2（g）
2H2（g） + O2（g）
则常温下氮气与水反应生成氨气与氧气的热化学方程式为：
（2）①已知：0.5mol液态肼（N2H4）与足量的液态双氧水反应生成氮气和水蒸气，放出256kJ的热量，写出该反应的热化学方程式
②又已知H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ•mol-1。则32g液态肼与足量的液态双氧水反应生成氮气和液态水时放出的热量是 kJ
③此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外还有一个很大优点是
正确答案
（1）①＞、＞ （各1分）
②2N2（g） + 6H2O（1） = 4NH3（g） + 3O2（g） ΔH="+1530" kJ·mol-1 （2分）
或者N2（g） + 3H2O（1） = 2NH3（g） +
（2）①N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H="-512kJ." mol-1（2分）
②688（2分）③产物无污染（1分）
（1）①随着温度的升高，氨气的含量逐渐增大，说明正反应是吸热反应。反应前后气体的体积是增大的，所以△S大于0。
②考查盖斯定律的应用。根据反应可知①×2－②×3即得到2N2（g） + 6H2O（1） = 4NH3（g） + 3O2（g），所以反应热是－92．4kJ·mol—1×2＋571．6kJ·mol—1×3＝+1530 kJ·mol-1。
（2）①根据题意可知，1mol肼完全燃烧放出的热量是256kJ×2＝512kJ，所以热化学方程式为N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H="-512kJ." mol-1。
②根据H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ•mol-1可知N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) △H="-688kJ." mol-1。32g液态肼是1mol，所以放出的热量是688kJ.
③由于肼的燃烧产物是氮气和水，产物无污染。
(4分)1836年，俄国籍瑞士化学家盖斯提出了化学反应的热效应仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与其中间步骤无关。按此规律，结合下述反应的热化学方程式，回答问题。
已知：①NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s) ΔH＝－176 kJ/mol
②NH3(g)===NH3(aq) ΔH＝－35.1 kJ/mol
③HCl(g)===HCl(aq) ΔH＝－72.3 kJ/mol
④NH3(aq)＋HCl(aq)===NH4Cl(aq) ΔH＝－52.3 kJ/mol
⑤NH4Cl(s)===NH4Cl(aq) ΔH＝？
则第⑤个热化学方程式中的反应热是 。
正确答案
（4分） ΔH＝＋16.3 kJ/mol
由盖斯定律，可知：②
③
④－①=⑤,所以:⑤式的ΔH=－35.1
－72.3－52.3－
(－176)=＋16.3 kJ/mol
（10分）（1）由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ，1g水蒸气转化成液态水放热2.5 kJ，则反应2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(l)的△H=_________，氢气的燃烧热为_________。
（2）按要求填空
（A）用系统命名法给下列有机物命名
（B）相对分子质量为114，其一氯代物只有一种的链烃的结构简式 该物质的名称为
正确答案
(1) （4分） －573.6 kJ /mol 286.8 kJ /mol
（2）（6分）2,4-二甲基-3-乙基-3-己烯 2-甲基-2-丙醇 （略）2,2,3,3-四甲基丁烷
（1）1g水蒸气转化成液态水放热2.5 kJ，所以18个水蒸气变成液态水放出的热量是2.5kJ×18＝45kJ，所以反应2H2(g)+ O2(g) = 2H2O(l)的△H=－（241.8＋45）kJ/mol×2＝－573.6 kJ /mol。由于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，所以氢气的燃烧热是573.6 kJ /mol÷2＝286.8 kJ /mol。
（2）烷烃的命名原则是：找出最长的碳链当主链，依碳数命名主链，前十个以天干(甲、乙、丙...)代表碳数，碳数多于十个时，以中文数字命名，如：十一烷；从最近的取代基位置编号：1、2、3...(使取代基的位置数字越小越好)。以数字代表取代基的位置。数字与中文数字之间以－隔开；有多个取代基时，以取代基数字最小且最长的碳链当主链，并依甲基、乙基、丙基的顺序列出所有取代基；有两个以上的取代基相同时，在取代基前面加入中文数字：一、二、三...，如：二甲基，其位置以 , 隔开，一起列于取代基前面。如果含有官能团，则含有官能团的最长碳链作主链，编号也是从离官能团最近的一端开始。所以两种化合物的名称分别是2,4－二甲基－3－乙基－3－己烯、2－甲基－2－丙醇；由于114÷14＝8余2，所以是庚烷。又因为其一氯代物只有一种，所以结构简式是(CH3)3C(CH3)3，名称是2,2,3,3－四甲基丁烷。
反应A（g）+B（g）═C（g）+D（g）过程中的能量变化如右图所示，则该反应是______反应（填“吸热”或“放热”）．若使用催化剂，反应的△H______（填“增大”或“减小”或“不变”）．
正确答案
由图可知反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应；催化剂只改变反应的途径，与始态和终态无关，即不改变反应物总能量与生成物总能量，所以反应的△H不变，
故答案为：放热；不变．
Ⅰ.利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。用乙烯作为还原剂将氮的氧化物还原为N2是燃煤烟气的一种脱硝(除NOx)技术。其脱硝机理如图所示。写出该脱硝过程中乙烯和NO2反应的化学方程式 。
Ⅱ.(1)如图是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图,若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),ΔH的变化是 。
(2)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)ΔH="+49.0" kJ·mol-1;
②CH3OH(g)+
又知③H2O(g)=H2O(l) ΔH="-44" kJ·mol-1。
则甲醇蒸气完全燃烧生成液态水的热化学方程式为 。
写出甲醇质子交换膜燃料电池在酸性条件下的负极反应式: 。
正确答案
Ⅰ.2C2H4+6NO2=4CO2+3N2+4H2O[或2CH2
Ⅱ.(1)减小 不变
(2)CH3OH(g)+
Ⅰ.观察题图可知,C2H4与NO2反应生成CO2、N2、H2O。
Ⅱ.(1)催化剂可降低反应的活化能,但不能改变反应热,故E1减小、ΔH不变。
(2)根据盖斯定律,由②×3-①×2+③×2得CH3OH(g)+
在甲醇质子交换膜燃料电池中,酸性条件下,其负极的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+。
人们已经研制出以丙烷为燃料的新型燃料电池，电解质为熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C3H8+5O2=3CO2+4H2O。
（1）已知：2C3H8（g）+7O2（g）=6CO（g）+8H2O（l）
C（s）+O2（g）=CO2（g）
2C（s）+O2（g）=2CO（g）
则反应C3H8（g）+5O2（g）=3CO2（g）+4H2O（1）的△H___________________。.
（2）该电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，则正极的电极反应式为_________________，电池工作时CO32—移向_____________极。
（3）用该电池电解1L 1 mol·L—1的AgNO3溶液，此电解池反应的化学方程式为______________________；当该电池消耗0.005molC3H8时，所得溶液的pH为__________（溶液体积变化忽略不计）
正确答案
（1）—2221.5kJ·mol—1（2分，无单位或单位写错不给分）
（2）O2+2CO2+4e— =2CO32—（2分）负（1分）
（3）4AgNO3+2H2O
试题分析：（1）根据方程式先后顺序设分别为①、②、③，
（2）氧气在正极反应，O2+2CO2+4e—=2CO32—，原电池中阴离子向负极移动；
（3）电解硝酸银，是放氧生酸型，4AgNO3+2H2O
(12分)写出下列反应的热化学方程式。
（1）用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：
Cu（s）+2H+（aq）=Cu2+（aq）+H2（g） ΔH=+64.39kJ/mol
2H2O2（l）=2H2O（l）+O2（g） ΔH=－196.46kJ/mol
H2（g）+1/2 O2（g）=H2O（l） ΔH=－285.84kJ/mol
在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为 。
（2）在298K下，C、Al的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量aKJ和bKJ。又知一定条件下，Al能将C从CO2置换出来，写出此置换反应的热化学方程式
（3）25℃，1.01×105Pa下，1g 硫粉在氧气中充分燃烧放出 9.36kJ热量，写出表示硫燃烧热的热化学方程式
正确答案
(1) Cu(s)+H2O2 (l)+2H＋(aq)=Cu2＋(aq)+2H2O(l) △H= —319.68kJ.mol-1
(2) 4Al（s）+ 3CO2（g）=3C（s）+ 2Al2O3（s），△H= (3a-4b)kJ/mol
(3)S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=" —299.52kJ/mol" （每个方程式各3分）
考查热化学方程式的书写。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）根据盖斯定律可知，①＋②÷2＋③即得到Cu(s)+H2O2 (l)+2H＋(aq)=Cu2＋(aq)+2H2O(l)，所以该反应的反应热△H=+64.39kJ/mol－196.46kJ/mol÷2－285.84kJ/mol＝－319.68kJ/mol。
（2）C、Al的单质各1mol完全燃烧，分别放出热量aKJ和bKJ，所以有反应①C(s)＋O2（g）＝CO2（g）△H＝－akJ/mol和反应②Al（s）+ 3/2O2（g）=1/2Al2O3（s）△H=－bkJ/mol。根据盖斯定律可知，②×4－①×3即得到4Al（s）+ 3CO2（g）=3C（s）+ 2Al2O3（s），所以该反应的反应热△H= (3a-4b)kJ/mol。
（3）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。因此根据已知条件可知，1mol硫燃烧放出的热量是 9.36kJ×32＝299.52kJ，所以硫燃烧热的热化学方程式S（s）+O2（g）=SO2（g）△H= —299.52kJ/mol。
已知下列热化学方程式：Zn(s) + 1/2O2(g) = ZnO(s) △H=" -" 351.1kJ/mol
Hg(l) + 1/2O2(g) = HgO(s) △H=" -" 90.7kJ/mol
由此可知反应 Zn(s) + HgO(s) =" ZnO(s)" + Hg(l) 的焓变为
正确答案
－260.4kJ/mol (2分)
试题分析：根据盖斯定律可知，①－②即得到Zn(s) + HgO(s) =" ZnO(s)" + Hg(l)，所以该反应的焓变是△H＝－351.1kJ/mol＋90.7kJ/mol＝－260.4kJ/mol。
点评：反应热的有关计算一般可以根据能量守恒定律，然后借助于盖斯定律进行。
（1）在101kPa下，CH4(g)、H2(g)、C(s)的燃烧热分别为890.3kJ•mo1—1、285.8kJ•mo1—1和393.5kJ•mo1—1，则反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)的反应热ΔH= 。
（2）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH3
①液态水转化为气态水的热化学方程式为 。
②CO和H2分别燃烧生成CO2 (g)和H2O(g)，欲得到相同热量，所需CO和H2的体积比是 。
正确答案
（6分）每空2分。
（1）—74.8kJ•mol—1
（2）①H2O(l)=H2O(g) ΔH=
②
试题分析：（1）①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=—890.3kJ•mo1—1，②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=—285.8kJ•mo1—1，③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=—393.5kJ•mo1—1，根据盖斯定律，由③+②×2—①可得：C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=—74.8kJ•mol—1；（2）根据盖斯定律，由①—②可得：2H2O(l)=2H2O(g) ΔH=ΔH2—ΔH1，则H2O(l)=H2O(g) ΔH=(ΔH2—ΔH1)/2；设CO和H2分别为xmol、ymol，则CO放出热量为—ΔH3×xmol/2，H2放出热量为—ΔH1×ymol/2，因此—ΔH3×xmol/2=—ΔH1×ymol/2，则x/y=ΔH1/ΔH3。
合成氨反应N2（g）+3H2（g）
请回答下列问题：
(1)该反应通常用铁作催化剂，加催化剂会使图中E变_____（填“大”或“小”），E的大小对该反应的反应热有无影响？_ _。理由是_________ ；
(2)图中ΔH＝________kJ·mol－1；
(3)起始充入2mol·L－1 N2和5.5 mol·L－1 H2，经过50 min，NH3的浓度为1mol·L－1，
则v(N2)＝____________mol·L－1·min－1、C(H2)＝______________mol·L－1；
已知NH3（g）= NH3 (l) ΔH=－QkJ·mol-1，书写N2（g）+3H2（g）=2NH3 (l)的热化学方程式 ________ 。
正确答案
（1）小，无。△H取决于反应物的总能量和生成物的总能量差；(2)-92.2 （3）0.01 4
（4）N2(g) + 3H2(g) ⇋ 2NH3(g) ΔH=-（92.2+Q）kJ·mol-1
试题分析：（1）用铁作催化剂可以降低反应活化能E，所以加催化剂会使图中E变变小；△H取决于反应物的总能量和生成物的总能量差，所以E的大小对该反应的反应热没有影响。
（2）NH3的物质的量为17g/17g·mol-1="1mol" △H="2×-46.1" kJ="-92.2" kJ(该反应为放热反应，符号为负)
（3）NH3的变化浓度为1mol·L－1时，根据反应比，N2的浓度变化了0.5mol·L－1，v(N2)＝0.5mol·L－1/50 min="0.01" mol·L－1；NH3的变化浓度为1mol·L－1时，根据反应比，H2的浓度变化了1.5 mol·L－1，C(H2)＝5.5 mol·L－1-1.5 mol·L－1="4" mol·L－1
（4）N2(g) + 3H2(g) ⇋ 2NH3(g) ΔH=-（92.2+Q）kJ·mol-1
（3分）发射卫星用
N2H4（g）＋O2（g）＝ N2（g）＋2H2O（g） △H2＝－534kJ/mol
试写出N2H4与 NO2反应的热化学方程式
。
正确答案
2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=－1135.7kJ·mol-1
考查盖斯定律的应用。根据盖斯定律可知，②×2－①即得到
2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)，所以△H＝－534kJ/mol×2－67.7kJ/mol＝－1135.7kJ/mol。
阅读以下信息，回答问题：
（1）已知NO2、N2O4的结构式分别为
（2）某种高能充电电池使用吸收H2后的储氢合金（用MH表示）作电池负极材料，NiO(OH)作正极材料，KOH溶液为电解质溶液，负极的电极反应为：MH＋OH－－e－= M＋H2O，电池充放电时的总反应为：Ni(OH)2＋M
① 电池放电时，正极的电极反应式为 ；
② 充电完成时Ni(OH)2全部转化为NiO(OH)，若继续充电将在一个电极产生O2，同时扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，此时阴极的电极反应式为 。
正确答案
(1) N2O4(g)
(2) ①NiO(OH)＋H2O + e－= Ni(OH)2＋OH－ ②2H2O＋O2＋4e－= 4OH－
试题分析：(1) ΔH=反应物的键能之和—生成物的键能之和，根据题目所给信息计算；(2)①用总反应减去负极反应即可，②氧气在阴极发生还原反应；
一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
2CO（g）+SO2（g）
（1）已知2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H1=566kJ•mol-1
S（I）+O2=SO2（g）△H2=296kJ•mol-1
则反应热△H=______kJ•mol-1
（2）其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图a．260℃时，______（填Fe2O3、NiO或Cr2O3）作催化剂反应速率最快．Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe2O3的主要优点是______．
（3）工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3．某温度下用1.0mol•L-1的Na2SO3溶液吸收纯净的SO2，当溶液中c（SO32-）的浓度降至0.2mol•L-1时，吸收能力显著下降，应更换吸收剂．
①此时溶液中c（HSO3-）约为______mol•L-1；
②此时溶液pH=______．（已知该温度下SO32-+H+⇌HSO3-的平衡常数为K=8×106L•mol-1，计算时SO2、H2SO3的浓度忽略不计）
正确答案
（1）已知①2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H1=-566kJ•mol-1
②（l）+O2（g）=SO2（g）△H2=-296kJ•mol-1
反应2CO（g）+SO2（g）
故答案为：-270；
（2）根据图示内容，对比260℃时不同催化剂作用下SO2的转化率，可以看出Cr2O3作催化剂时，反应速率最快，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，但是Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源，
故答案为：Cr2O3；Fe2O3作催化剂，在相对较低温度可以获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源；
（3）①当溶液中c（SO32-）的浓度降至0.2mol•L-1时，亚硫酸氢钠的生成浓度是1.6mol/L，故答案为：1.6；
②根据SO32-+H+⇌HSO3-平衡常数K=
25℃时，在1L的密闭容器中充入NO2发生如下反应：2NO2（g）⇌N2O4（g）△H=-57kJ•mol-1（N2O4在25℃时为无色气体）．
（1）该反应的△S______0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）当开始充入0.03mol的NO2时，25℃时，实验测得NO2的平衡浓度为0.01mol•L-1，则NO2的平衡转化率（α）是______．25℃时上述反应的平衡常数K=______．
（3）25℃时，实验测得该反应的活化能Ea=92.4kJ•mol-1．下列能量关系图合理的是______．
（4）如把该密闭容器放入80℃的热水中，则气体的颜色______（填“不变”、“加深”或“变浅”），NO2的转化率______（填“增大”、“不变”或“减小”）．
正确答案
（1）2NO2（g）⇌N2O4（g）△H=-57kJ•mol-1，依据反应分析可知反应后气体体积减小，所以熵变小于0，△S＜0，故答案为：＜；
（2）在1L的密闭容器中充入NO2发生如下反应：2NO2（g）⇌N2O4（g）△H=-57kJ•mol-1，当开始充入0.03mol的NO2时，25℃时，实验测得NO2的平衡浓度为0.01mol•L-1，依据化学平衡三段式列式计算：二氧化氮起始浓度为0.03mol/L，
2NO2（g）⇌N2O4（g）
起始量（mol/L） 0.03 0
变化量（mol/L） 0.02 0.01
平衡量（mol/L） 0.01 0.01
NO2的平衡转化率（α）=
平衡常数K=
故答案为：66.7%；100L/mol；
（3）依据反应是放热反应，二氧化氮能量高于四氧化二氮分析，结合图象分析活化能数值大于反应焓变判断，B符合；AC中二氧化氮能量低于四氧化二氮，错误；D选项活化能数值小于反应焓变，错误；故答案为：B；
（4）2NO2（g）⇌N2O4（g）△H=-57kJ•mol-1，反应是放热反应，二氧化氮是红棕色气体，四氧化二氮是无色气体，放在80℃的热水中，平衡逆向进行，气体颜色加深，NO2的转化率减小；故答案为：加深；减小．
用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：
Cu(s)＋2H＋(aq)=Cu2＋(aq)＋H2(g) △H=64.39kJ·mol－1
2H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g) △H=－196.46kJ·mol－1
H2(g)＋
在 H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热方程式为
正确答案
Cu(s)+H2O2(l)+2H＋(aq)=Cu2＋(aq)+2H2O(l) △H=-319.68kJ.mol-1
考查盖斯定律的应用。根据盖斯定律可知，①＋②÷2＋③即得到Cu(s)+H2O2(l)+2H＋(aq)=Cu2＋(aq)+2H2O(l)，所以该的反应热△H=64.39kJ·mol－1－196.46kJ·mol－1÷2－285.84kJ·mol－1＝－319.68kJ.mol-1。
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