- 化学反应与能量
- 共8781题
（12分）已知如图所示的可逆反应：A(g)+B(g)
请回答下列问题：
（1）Q 0（填“>”、“<”或“=”）；
（2）在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(A)=" 1.0" mol/L，c(B)="2.0" mol/L ；达到平衡后，A的转化率为50％，此时B的转化率为 ；
（3）若反应温度升高，A的转化率 （填“增大”“减小”或“不变”）；
（4）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(A)="3.0" mol/L,c(B)=" a" mol/L；达到平衡后，c(D)="1.0" mol/L，则a= ；
（5）反应体系中加入催化剂，反应速率增大，则E1的变化是：E1 （填“增大”“减小”“不变”），ΔH的变化是：ΔH （填“增大”“减小”“不变”）。
正确答案
（12分）（12分）（1）< （2分）（2）25%（2分）（3）减小（2分）（4） 2.5 （2分）（5）减小（2分） 不变（2分）
（1）根据图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，说明是放热反应，即Q<0。
（2）A的转化率为50％，则消耗A是1.0 mol/L×50％＝0.5mol/L，所以消耗B也是0.5mol/L，所以B的转化率是0.5mol/L÷2.0mol/L×100％＝25％。
（3）正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小。
（4）达到平衡后，c(D)="1.0" mol/L，则消耗B是1.0 mol/L，由于温度不变，所以平衡常数相同，即
（5）催化剂能降低活化能，但不能改变反应热。
反应A(g)+B(g)
（1）该反应的反应物总能量________生成物的总能量(选填“小于”“大于”或“相等”)。
（2）当反应达到平衡时，若升高温度，A的转化率_____ (选填“增大”“减小”“不变”原因是_______________________；若增大压强，则V正_______V逆（选填“＜”“＞”“=”）。
（3）在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：E1___________，E2__________ (填“增大”“减小”“不变”)。
正确答案
（1）大于
（2）减小；正反应放热，升高温度平衡逆向移动；=
（3）减小；减小
大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究。
(1)O3将I－氧化成I2的过程由3步反应组成：
①I－(aq)＋ O3(g)===IO－(aq)＋O2(g) ΔH1
②IO－(aq)＋H＋(aq)
③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq)
总反应的化学方程式为_________________________________，其反应热ΔH＝________。
(2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq)
(3) 为探究Fe2＋对O3氧化I－反应的影响(反应体系如上图)，某研究小组测定两组实验中I3—浓度和体系pH，结果见下图和下表。
图2
①第1组实验中，导致反应后pH升高的原因是_____________________________
②图1中的A为________。由Fe3＋生成A的过程能显著提高I－的转化率，原因是_____________________________________________
③第2组实验进行18 s后，I3—浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。
A．c(H＋)减小 B．c(I－)减小 C．I2(g)不断生成 D．c(Fe3＋)增加
(4)据图2，计算3～18 s内第2组实验中生成I3—的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
正确答案
(1)2I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq)=I2(aq)＋O2(g)＋H2O(l) ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 (2)K＝
(4)t＝3 s时，c(I3—)＝3.5×10－3 mol·L－1，t＝18 s时，c(I3—)＝11.8×10－3 mol·L－1，v(I3—)＝
本题考查反应热、化学反应速率等，意在考查考生对化学反应原理的理解能力。(1)根据盖斯定律，将三个反应相加，可得总反应：2I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq)===I2(aq)＋O2(g)＋H2O(l)，则ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。(2)该反应的平衡常数K＝
为实现 “节能减排” 和“低碳经济”的一项课题是如何将CO2转化为可利用资源。
（1）25℃，1.01×105Pa时，16g液态甲醇（CH3OH）完全燃烧，当恢复到原状态时，放出热量363.3kJ，该反应的热化学方程式为 。
（2）目前，工业上常用CO2来生产燃料甲醇。现进行如下实验：在体积为l L的密闭恒容容器中，充入l mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：
CO2(g)+3H2(g)
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
①该反应的平衡常数表达式K＝ ；
②从反应开始到平衡时，CH3OH的平均反应速率v(CH3OH)＝ （注明单位）；H2的转化率＝ ；
③下列说法中，能说明上述反应达到平衡状态的是
A．每消耗1mol CO2的同时生成1mol CH3OH
B．CO2、H2、CH3OH和H2O的物质的量的比为1∶3∶1∶1
C．容器中气体的压强不再改变
D．容器中气体的密度不再改变
④下列措施中，能使上述平衡状态向正反应方向移动的是
A．升高温度 B．将CH3OH(g)从体系中分离
C．使用高效催化剂 D．恒温恒容再充入1 molCO2和3 mol H2
正确答案
（1）CH3OH(l)+
（其中化学方程式完全正确 给2分、 △H=－726.6 J/mol 给1分）
（2）①
②0.075 mol·(L·min)－1 ( 2分，计算结果1分、单位1分）；75% (2分）
③C (3分） ④ BD (4分，全对得4分,选一个对得2分，其它错误不得分）
试题分析：（1）由m/M可知，n(CH3OH)=1/2mol，则1/2 CH3OH (l)+3/4O2(g)==1/2CO2(g)+H2O(l) △H=—363.3kJ/mol，系数加倍可得，CH3OH(l)+
金刚石和石墨均为碳的同素异形体，它们燃烧氧气不足时生成一氧化碳，充分燃烧生成二氧化碳，反应中放出的热量如图所示．
（1）等量金刚石和石墨完全燃烧______（填“金刚石”和“石墨”）放出热量更多，写出石墨完全燃烧的热化学方程式______．
（2）在通常状况下，金刚石和石墨______（填“金刚石”和“石墨”）更稳定，写出石墨转化为金刚石的热化学方程式：______．
（3）12g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36g，该过程放出的热量为______．
正确答案
（1）图象分析可知，金刚石能量高于石墨，等量金刚石和石墨完全燃烧生成二氧化碳时金刚石放热多，石墨燃烧生成二氧化碳放热110.5KJ+283.0KJ=393.5KJ；反应的热化学方程式为：C（石墨，s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ•mol-1 ；
故答案为：金刚石，C（石墨，s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5 kJ•mol-1 ；
（2）图象分析金刚石能量高于石墨，能量越低越稳定，所以说明石墨稳定，图象分析石墨转化为金刚石需要吸收热量=395.4KJ-393.5KJ=1.9KJ；反应的热化学方程式为C（石墨，s）═C（金刚石，s）△H=1.9 kJ•mol-1
故答案为：石墨 C（石墨，s）═C（金刚石，s）△H=1.9kJ•mol-1
（3）12g石墨物质的量为1mol，在一定量空气中燃烧，依据元素守恒，若生成二氧化碳质量为44g，若生成一氧化碳质量为28g，生成气体36g，28g＜36g＜44g，判断生成的气体为一氧化碳和二氧化碳气体，设一氧化碳物质的量为x，二氧化碳物质的量为（1-x）mol，28x+44（1-x）=36g，x=0.5mol，二氧化碳物质的量为0.5mol；依据图象分析，C（石墨，s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5 kJ•mol-1 ；C（石墨，s）+
生成二氧化碳和一氧化碳混合气体放出热量=393.5 kJ•mol-1 ×0.5mol+110.5 kJ•mol-1 ×0.5mol=252KJ；12g石墨在一定量空气中燃烧，生成气体36g，该过程放出的热量为252.0kJ；
故答案为：252.0kJ；
（1）已知：2NO2(g)
①a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是 。
②前10 min内用NＯ2表示的化学反应速率v(NＯ2)＝ mol·L-1·min-1。反应在第一个平衡点的平衡常数K(1)＝ （可用分数表示）。反应在第二个平衡点的平衡常数K(2)与第一个平衡点的平衡常数K(1)的关系：K(2) K(1)（填“＞”、“＝”或“＜”）。
③请在右图坐标中画出1 mol N2O4通入2L的密闭容器中反应发生过程中的能量变化示意图，并在虚线上分别标出反应物和生成物的化学式。
（2）右图中a、b、c、d分别代表氧族元素（ⅥA族）：Te（碲）、Se（硒）、S、Ｏ氢化物的反应热的数据示意图。试回答下列问题：
①请你归纳：非金属元素氢化物的稳定性与形成氢化物的反应热△H的关系 。
②写出硒化氢发生分解反应的热化学反应方程式： 。
正确答案
（1）①b，d ② 0.04（1分） 10/9 ＝（1分）
③
（2）①非金属元素氢化物越稳定，△H越小，反之亦然；②H2Se(g)＝Se(s)＋H2(g) △H＝－81kJ/mol
试题分析：（1）①由图可知，10～25min及35min之后X、Y的物质的量不发生变化，则相应时间段内的点处于化学平衡状态，即b、d处于化学平衡状态，故答案为：b、d。
②根据化学计量数和图像的变化趋势可知，X表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线。由图可知，前10min内，NO2的浓度变化量为（0.6－0.2）mol/L＝0.4mol/L，所以υ(NO2)＝0.4mol/L÷10min＝0.04mol•L-1•min-1。根据图像可知，反应在第一个平衡点是NO2和N2O4的浓度分别是0.6mol/L和0.4mol/L，则该反应的平衡常数K(1)＝
③NO2转化为N2O4的反应是放热反应，所以其能量变化示意图为
（2）①根据图像可知，Te（碲）、Se（硒）、S、Ｏ氢化物的反应热逐渐降低，而氢化物的稳定性逐渐升高，这说明非金属元素氢化物越稳定，△H越小，反之亦然；
②根据图像可知，硒化氢的反应热是＋81kJ/mol，所以硒化氢发生分解反应是放热反应，则其热化学反应方程式H2Se(g)＝Se(s)＋H2(g) △H＝－81kJ/mol。
断开1molAB（g）分子中的化学键使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A-B键的键能．下表列出了一些化学键的键能E：
请回答下列问题：
（1）如图表示某反应的能量变化关系，则此反应为______（填“吸热”或“放热”）反应，其中△H=______（用含有a、b的关系式表示）．
（2）若图示中表示反应H2（g）+
x=______．
（3）历史上曾用“地康法”制氯气，这一方法是用CuCl2作催化剂，在450℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气．反应的化学方程式为______．
若忽略温度和压强对反应热的影响，根据上题中的有关数据，计算当反应中有1mol电子转移时，反应的能量变化为______．
正确答案
（1）由图可知反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，焓变等于断开反应物中化学键吸收的能量减去形成生成物中化学键释放的能量，因此△H=（a-b） kJ•mol-1，
故答案为：放热；（a-b） kJ•mol-1；
（2）b为1mol水中含有的化学键的键能，即为2倍的O-H的键能，因此b=2×463kJ•mol-1=926kJ•mol-1，根据焓变△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和可得：436+
故答案为：926；496.4；
（3）用CuCl2作催化剂，在450℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气，生成氯气和水，配平书写化学方程式为：O2+4HCl
O2（g）+4HCl（g）═2Cl2（g）+2H2O（g）△H=E（O=O）+4E（H-Cl）-2E（Cl-Cl）-4E（O-H）=（496.4+4×431-2×247-4×463）kJ•mol-1=-125.6 kJ•mol-1，
当1mol氧气完全反应时转移为4mol，放出125.6kJ热量，当1mol电子转移时放出的热量为：125.6kJ×
故答案为：O2+4HCl
已知在25℃1.01×105Pa下，1molCO燃烧放出热量20kJ；使1kg水的温度每升高1℃需热量近以为4kJ．
（1）224升（标准状况）CO在25°、1.01×105Pa下燃烧，释放出的热量是多少？
（2）若热量损失20%，则上述CO燃烧时能使多少千克25℃的水沸腾？
正确答案
（1）n（CO）=
完全燃烧放出的热量为：10mol×20kJ/mol=200kJ，
答：224升（标准状况）CO在25°、1.01×105Pa下燃烧，释放出的热量是200kJ．
（2）设上述CO燃烧时能使x千克25℃的水沸腾，
则有：200kJ×80%=（100℃-25℃）×4kJ/kg×xkg，
解之得：x=0.53，
答：若热量损失20%，则上述CO燃烧时能使0.53千克25℃的水沸腾．
近几年，大气污染越来越严重，雾霾天气对人们的生活、出行、身体健康产生许多不利的影响。汽车尾气是主要的大气污染源。降低汽车尾气危害的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生的反应为：
则
（2）某温度下，向容积为1L的容器中充人3 mol NO和1 mol CO, NO的转化率随时间的变化如下图所示。
回答下列问题：
①该温度下，化学平衡常数K=___________，平衡时CO的转化率为__________。
②A点的逆反应速率逆
③下列图像正确且能表明在时间T1时刻反应一定处于平衡状态的是__________。
如果该反应达平衡后，降低温度，平衡常数增大，则△H___________0（填“>”、“< ”或“=”）
④达平衡后，将容器的容积扩大一倍，下列说法正确的是
正确答案
（1）△H=(2a+2b-2c-d0kJ
试题分析：（1）
甲烷是天然气的主要成分，是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。
（1）一定条件下，用甲烷可以消除氮氧化物（NOx）的污染。已知：
①CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)； △H1
②CH4(g) + 4NO2(g) =" 4NO(g)" + CO2(g) + 2H2O(g)；△H2
现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体，用16g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8kJ热量。
①该混合气体中NO和NO2的物质的量之比为
②已知上述热化学方程式中△H1=—1160kJ/mol，则△H2=
③在一定条件下NO气体可以分解为NO2气体和N2气体，写出该反应的热化学方程式 。
（2）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题：
④B极为电池 极，电极反应式为
⑤若用该燃料电池做电源，用石墨做电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，写出阳极的电极反应式 ，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗的甲烷的体积为 （标况下），实际上消耗的甲烷体积（折算到标况）比理论上大，可能原因为 .
正确答案
（1）①3:1 ②—574 kJ/mol ③4NO(g)=2NO2(g)+N2(g)；△H=-293KJ/mol（2）④ 负CH4 + 4O2— —8e—= CO2+ 2H2O； ⑤4OH— —4e—= O2↑+ 2H2O 1.12L
甲烷不完全被氧化，生成C或CO 或 电池能量转化率达不到100%
试题分析：①设混合气体中NO和NO2的物质的量分别为X 、Y则(28X+46Y) ÷(X+Y)=2×17.解得Ｘ:Y=3:1.发生（①+②）÷2得③式：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+H2O(g) △H3=(△H1+△H2) ÷2.假设发生①的甲烷的物质的量为m;发生③的甲烷的物质的量为n. 则m+n=1;4m÷2n=3联立求解。解得m=0.6.n=0.4.0.4×{(△H1+△H2) ÷2} +0.6×△H1=-1042.8KJ/mol.将△H1=-1160KJ/mol代人该等式中，解得△H2=—574 kJ/mol.③△H3=(△H1+△H2) ÷2=-(1160 +574) kJ/mol÷2=-867KJ/mol. ①-③得④式：4NO(g) =2NO2(g)+N2(g) △H4=△H1-△H3=△H1-(△H1+△H2) ÷2=(△H1-△H2) ÷2=-293KJ/mol. 即NO气体可以分解为NO2气体和N2气的热化学方程式为：4NO(g)=2NO2(g)+N2(g)；△H=-293KJ/mol。（2）④通入燃料甲烷的电极是负极，通入氧气的电极是正极。负极发生的电极式为CH4 + 4O2——8e—= CO2+ 2H2O ⑤电解硫酸铜溶液时阳极的电极反应式4OH— —4e—= O2↑+ 2H2O，阴极的反应式是： Cu2++2e-=Cu；2H++e-=H2↑。N(Cu)=0.1mol.若两极收集到的气体体积相等，设其物质的量为X。则4X=0.1×2+2X。解得X=0.1.在整个反应过程转移电子相等。电子的物质的量为0.4mol.由于没摩尔甲烷失去电子8摩尔，所以需要甲烷的物质的量为0.05摩尔。V（CH4）=0.05摩尔×22.4升/摩尔=1.12 升 。实际上消耗的甲烷体积比理论上大，可能原因是甲烷不完全被氧化，生成C或CO 或 电池能量转化率达不到100%。
已知：在热力学标准态(298 K、1.01×105 Pa)下，由稳定的单质发生反应生成1 mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH)。下图为氧族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。试回答下列问题
（1）归纳：非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的反应热ΔH的关系____________。
（2）硒化氢在热力学标准态下，发生分解反应的热化学反应方程式：__________________________。
正确答案
（1）非金属元素氢化物越稳定，ΔH越小，反之亦然
（2）H2Se(g)＝Se(s)+H2(g) ΔH＝－81 kJ·mol-1
到目前为止，由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。
(1)化学反应中放出的热能(焓变，ΔH)与反应物和生成物在反应过程中断键和形成新键过程中吸收和放出能量的大小有关。
已知：H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g) ΔH＝－185 kJ/mol，断裂1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ，断裂1 mol Cl—Cl键吸收的能量为247 kJ，则形成1 mol H—Cl键放出的能量为 。
(2)燃料燃烧将其所含的化学能转变为我们所需要的热能。已知：
①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－890.3 kJ·mol－1
②C(s，石墨)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
③ 2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
标准状态下22.4 L氢气和甲烷的混合气体在足量的氧气中充分燃烧反应放出588.05 kJ的热量，原混合气体中氢气的质量是 。根据以上三个热化学方程式，计算C(s，石墨)＋2H2(g)=CH4(g)的反应热ΔH为 。
正确答案
(1)434 kJ (2)1.0 g －74.8 kJ/mol
解答本题时应注意以下两点：
(1)根据ΔH＝旧键断裂吸收的能量—新键形成放出的能量，可以求断键或成键吸收或放出的能量。
(2)根据求解的反应C(s，石墨)＋2H2(g)=CH4(g)，找出可用的已知热化学方程式①②③，然后将热化学方程式进行相应的调整，然后进行加和即得。
(8分)(1)肼(N2H4)是发射航天飞船常用的高能燃料。将NH3和NaClO按一定物质的量比混合反应，生成肼、NaCl和水，该反应的化学方程式是_____________________________。
(2)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，即产生大量气体，并放出大量热。已知：H2O(l)H2O(g) ΔH=" +44" kJ/mol。12.8 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气，放出256.65 kJ的热量。
①请写出液态肼与过氧化氢反应生成液态水的热化学方程式______________________。
②则16 g液态肼与足量过氧化氢反应生成液态水时放出的热量是___________________。
正确答案
(1)2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O
(2)①2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) H=-817.625kJ/mol
②08.8125kJ
试题分析：这道题考查的是有关热化学反应中的一些知识，在反应中涉及到氧化还原反应的有关知识，在反应中得失电子相等，所以：(1)2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；在第二个问题中，要求写出生成液态中的时候的热化学方程式，12.8g的肼的物质的量为0.4mol，所以有N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) H=-817.625kJ/mol
（8分）依据事实，写出下列反应的热化学方程式。
（1）在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22．68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为____________________________________
（2）1.00L 1．00mol/L H2SO4溶液与2．00L 1．00mol/L NaOH溶液完全反应，放出114．6kJ的热量，该反应的中和热为___________，表示其中和热的热化学方程式为____________________。
（3）已知拆开1molH－H键，1molN－H键，1molN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为_____________________
正确答案
（1） CH3OH（l）+
（2）57．3kJ/mol ；
（3）N2（g）+3H2（g）=2NH3（g） ΔH＝－92kJ·mol－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，所以根据题意可知，1mol甲醇完全燃烧放出的热量是22．68kJ×32＝725．76kJ，因此热化学方程式是CH3OH（l）+
（2）中和热是在一定条件下，稀溶液中，强酸和强碱反应生成1mol水时所放出的热量，所以该反应的中和热是114．6kJ÷2mol＝57．3kJ/mol。因此表示其中和热的热化学方程式为
（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，所以该反应的反应热是436kJ/mol×3＋946kJ/mol－2×3×391kJ/mol＝－92kJ/mol，所以该反应的热化学方程式是N2（g）+3H2（g）=2NH3（g） ΔH＝－92kJ/mol。
（8分）有一环保汽车，是以氢气作燃料的，请按题目要求作答：
（1）氢气在发动机内燃烧过程中，生成物只有水蒸气，不会使空气中的________含量偏高，因而能减缓温室效应现的发生．
（2）如果每mol氢气燃烧后生成水蒸气并放出241.8kJ的热量，写出氢气燃烧的热化学方程式．
正确答案
（1）CO2 （2）2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) △H＝－483.6kJ/mol
（1）氢气的燃烧产物是水蒸气，不会使空气中的CO2含量增大，所以耐减少温室效应。
（2）1mol氢气燃烧生成水蒸气放出的热量是241.8kJ，所以热化学方程式为2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) △H＝－483.6kJ/mol。
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