- 化学反应与能量
- 共8781题
(5分)1 mol CH4气体完全燃烧放出的热量为802 kJ,但当不完全燃烧生成CO气体和液态H2O时,放出的热量为519 kJ。如果1 mol CH4与n g O2燃烧生成CO、CO2气体和液态H2O,放出731.25 kJ热量。
(1)写出CH4气体不完全燃烧的热化学方程式。
(2)计算n的值。
正确答案
(1)2CH4(g)+3O2(g)====2CO(g)+4H2O(l);ΔH="-1038" kJ·mol -1
或CH4(g)+3/2O2(g)====CO(g)+2H2O(l);ΔH="-519" kJ·mol-1
(2)n=60
由题意书写为完全燃烧的热化学方程式为:2CH4 (g)+3O2 (g)====2CO(g)+4H2O(l);ΔH="-1038" kJ·mol-1
或CH4 (g)+3/2O2 (g)====CO(g)+2H2O(l);ΔH="-519" kJ·mol-1①,同理完全燃烧的热化学方程式为:CH4 (g)+2O2 (g)====CO2 (g)+2H2O(l);ΔH="-802" kJ·mol-1②
可设不完全燃烧、完全燃烧的CH4的物质的量分别是x、y,由①②得
CH4 — 3/2O2 — CO — 519 kJ
x x·3/2 519x kJ
CH4 — 2O2 — CO2 — 802 kJ
Y 2y 802y kJ
得关系式x+y="1" mol
x·3/2+2y="n/32" mol
519x kJ+802y kJ="731.25" kJ
解得:x="0.25" mol y="0.75" mol n=60。
红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(下图中的△H表示生成1mol产物的数据)。
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式_____________________________________。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式______________________________________,
(3)P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的 △H3=_________,P和Cl2一步反应生成1molPCl5的△H4__________△H3 (填“大于”、“小于”或“等于”)。
(4)PCl5与足量水充分反应,最终生成两种酸,其化学方程式是__________________________。
正确答案
(1)P(s)+Cl2(g)===PCl3(g) △H=-306kJ·mol-1
(2)PCl5(g)===PCl3(g)+Cl2(g) △H=93kJ·mol-1(3)-399kJ·mol-1 ; 等于
(4)PCl5+4H2O === H3PO4+5HCl
沼气(主要成分是甲烷)是一种廉价的能源,把农村中大量存在的农作物秸秆、杂草、人畜粪便等在沼气池中发酵,便可产生沼气,沼气完全燃烧可以用来点灯、做饭。
(1)在101kPa时,32gCH4燃烧生成CO2和气态H2O,放出1604kJ的热量,写出甲烷燃烧的热化学方程式为__________________________________________________________。
(2)120℃,取CH4和过量O2的混合气体共0.4mol,点燃使其充分反应,将燃烧后的气体通过足量的碱石灰(NaOH和CaO的固体混合物)充分吸收,碱石灰增重8g。计算:原混合气体中CH4和O2的体积比是多少?
正确答案
(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802kJ·mol-1
(2)1:3
试题分析:(1)32gCH4是2mol,因此1mol甲烷燃烧放出的热量是802kJ,所以甲烷燃烧的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-802kJ·mol-1。
(2)设CO2的物质的量是x。碱石灰吸收的是水和CO2,即水和CO2的质量之和是8g。根据甲烷的化学式CH4可知,水的物质的量是CO2的2倍,所以有44x+18×2x=8,解得 x=0.1mol,所以根据碳原子守恒可知甲烷是0.1mol,氧气是0.3mol,体积之比是1:3 。
Ⅰ(1)在101kPa时,H2在1.00molO2中完全燃烧生成2.00mol液态H2O,放出571.6kJ的热量,表示H2燃烧热的热化学方程式________________________________。
(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,该反应的反应热为_____________________,表示其中和热的热化学方程式为________________________ _。
Ⅱ:NO和CO都是汽车尾气中的有害物质,它们能缓慢地起反应,反应的化学方程式为2CO+2NO=N2+2CO2,为了控制大气污染,提出下列建议:
A.使用催化剂 B.改变压强 C.提高反应温度
你认为可行的方法是 ,理由是
正确答案
Ⅰ:(1)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol。
(2)△H=-114.6kJ/mol
NaOH(ag)+1/2H2SO4(ag)=1/2Na2SO4(ag)+H2O(l) △H=-57.3kJ/mol
Ⅱ: A;催化剂能够降低反应的活化能,成千上万倍提高反应速率,使得缓慢发生的2CO+2NO=N2+2CO2反应迅速进行。给导出的汽车尾气再加压、升温的想法不合乎实际。
Ⅰ(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,所以表示氢气燃烧热的热化学方程式是H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol。
(2)放出114.6kJ的热量,所以该反应的反应热△H=-114.6kJ/mol;中和热是在一定条件下,稀溶液中,酸和碱反应生成1mol水时所放出的热量,所以热化学方程式是NaOH(ag)+1/2H2SO4(ag)=1/2Na2SO4(ag)+H2O(l) △H=-57.3kJ/mol。
Ⅱ。由于催化剂能够降低反应的活化能,成千上万倍提高反应速率,使得缓慢发生的2CO+2NO=N2+2CO2反应迅速进行。给导出的汽车尾气再加压、升温的想法不合乎实际,因此正确的答案选A。
(5分)汽油不完全燃烧的化学方程式为:
2C8H18(l)+23O2(g)12CO2(g)+4CO(g)+18H2O(l)
人体吸进CO后,CO与人体血红蛋白结合而引起中毒。如果每辆汽车满负荷行驶,每天约有28.5 g汽油不完全燃烧。现有某40万人口的中等城市,如达到中等发达国家水平,平均每10人拥有1辆汽车。请计算这些汽车满负荷行驶时,每天可产生多少千克CO。
正确答案
560 kg
(1)拥有汽车数:×1辆
(2)所有汽车每天不完全燃烧的汽油质量为:
×1×28.5 g="1" 140 kg
(3)设每天产生CO的质量为x,则:
2C8H18(l)+23O212CO2(g)+4CO(g)+18H2O(l)
2×114 4×28
1 140 kg x
2×114∶4×28="1" 140 kg∶x
x="560" kg
答:每天可产生560 kg CO。
把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径Ⅰ C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1<0①
途径Ⅱ 先制成水煤气:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2>0②
再燃烧水煤气:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3<0③
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH4<0④
请回答下列问题:
(1)途径Ⅰ放出的热量理论上 (填“大于”“等于”或“小于”)途径Ⅱ放出的热量。
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的数学关系式是 。
(3)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1="-393.5" kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2="-566" kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g) ΔH3="+141" kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH= 。
(4)已知下列各组热化学方程式
①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1="-25" kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2="-47" kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH3="+640" kJ·mol-1
请写出FeO(s)被CO(g)还原成Fe和CO2(g)的热化学方程式 ______________________。
正确答案
(1)等于
(2)ΔH1=ΔH2+(ΔH3+ΔH4)/2
(3)-80 kJ·mol-1
(4)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH="-218" kJ·mol-1
(1)根据盖斯定律的含义知,途径Ⅰ放出的热量等于途径Ⅱ放出的热量。
(2)由盖斯定律:①=得ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4。
(3)由③+2×①-②得所求方程式,即ΔH=ΔH3+2ΔH1-ΔH2="+141" kJ·mol-1+2×(-393.5 kJ·mol-1)-(-566 kJ·mol-1)="-80" kJ·mol-1。
(4)由题意:④FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH
则④=得 ΔH="=-218" kJ·mol-1
则FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH="-218" kJ·mol-1
(1)请在下图所示分子的结构简式中用“*”标记出手性碳原子。若用该有机物进行核磁共振实验,所得核磁共振氢谱有________个峰,强度比为________。
(2)已知某硼烷相对分子质量为28,核磁共振氢谱有两个峰且强度比为1∶2,则该硼烷的分子式是________,已知该硼烷气体在空气中能剧烈燃烧生成三氧化二硼和水,且生成1 mol液态水可放出722 kJ的热量,请写出燃烧的热化学方程式:____________________________。
正确答案
(1) 6 3∶1∶1∶1∶1∶1
(2)B2H62B2H6(g)+6O2(g)2B2O3(s)+6H2O(l) ΔH=-4 332 kJ·mol-1
试题分析:(1)手性碳原子所连的四个基团都是不同的,故该分子中共有2个手性碳原子,即 ,该分子中共有6类氢原子,且个数比为3∶1∶1∶1∶1∶1。(2)硼烷中只含有B和H两种元素,由于峰的强度比为1∶2,故分子中的氢原子数为3的倍数,故相对分子质量为28的硼烷的分子式为B2H6,1 mol B2H6燃烧生成3 mol H2O,故热化学方程式为2B2H6(g)+6O2(g)
2B2O3(s)+6H2O(l) ΔH=-4 332 kJ·mol-1。
2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) H=" -198" kJ·mol-1反应过程的能量变化如图所示。请回答下列问题:
⑴E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? ;
⑵图中H= kJ·mol-1;
⑶如果反应速率v(SO2)为0.05 mol·L-1·min-1则v(O2)= mol·L-1·min-1;
v(SO3)= mol·L-1·min-1;
正确答案
(1)无 降低 (2) -198 (3)0.025 0.05
(1)E表示反应的活化能,活化能的大小与反应热大小无关系。催化剂钠降低反应的活化能,所以使用催化剂后B点是降低的。
(2)图中△H表示该反应的反应热,等于-198kJ/mol。
(3)由于反应速率之比是相应的化学计量数之比,所以v(O2)=v(SO2)/2=0.025mol·L-1·min-1,v(SO3)=v(SO2)=0.05 mol·L-1·min-1。
每空2分,共12分)化学反应可为人类提供能量
(Ⅰ)家用液化气的主要成分之一是丁烷(C4H10),常温常压下,当5.8 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时,放出热量为2.9×105kJ,试写出丁烷燃烧的热化学方程式:____________________________________________,已知1mol液态水气化时需要吸收44 kJ的热量,则反应:
的ΔH为____________________。
(Ⅱ)铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解质溶液为稀硫酸。工作时,该电池的总反应为PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,根据上述情况判断:
(1)蓄电池的负极是______,其电极反应式为______________________________。
(2)蓄电池的正极电极反应式为_________________________________。
(3)蓄电池工作时,其中电解质溶液的pH______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
正确答案
(每空2分,共12分)
(Ⅰ)2 C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) △H=-5800kJ·mol-1 -2680kJ·mol-1
(Ⅱ)(1)Pb Pb-2e+-SO42-=PbSO4。
(2)PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O。 (3)增大
(Ⅰ)5.8 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时,放出热量为2.9×105kJ,所以1mol丁烷完全燃烧放出的热量是2.9×105kJ÷100=2.9×103kJ,所以反应的热化学方程式是2C4H10(g)+13O2(g)=8CO2(g)+10H2O(l) △H=-5800kJ·mol-1;1mol液态水气化时需要吸收44 kJ的热量,所以5mol液态水气化时需要吸收220 kJ的热量,因此C4H10(g)+13/2O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l) △H=-(2900-220)kJ/mol=-2680kJ/mol。
(Ⅱ)(1)原电池中负极失去电子,所以根据总反应式可知,蓄电池的负极是Pb,电极反应式是Pb-2e+-SO42-=PbSO4。
(2)正极是得到电子的,所以二氧化铅在正极得到电子,电极反应式是PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O。
(3)根据总反应式可知,蓄电池工作时,消耗稀硫酸,所以溶液的pH增大。
(6分)已知:①1mol H2中的共价键断裂吸收436KJ能量,0.5mol O2中的共价键断裂吸收249KJ能量,形成1mol水蒸气中的共价键释放930KJ 能量。
②H2O(l)=H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1
③CH4 ( g ) + 2O2 ( g ) = 2H2O ( l ) + CO2 ( g ) △H = -890 kJ·mol-1
(1)写出H2在O2中燃烧生成水蒸气的热化学方程式 ;
(2)1.12L(折算成标况下的体积)H2完全燃烧生成液态水放出的热量为 ;
(3)实验测得氢气和甲烷的混合气体共4 mol完全燃烧时放热为2358kJ(生成的水为液态),则混合气体中氢气和甲烷的体积比为 。
正确答案
(每小题2分)(1)H2(g)+O2(g)==H2O(g) △H= -245kJ/mol
(2)14.45KJ (3)1:1
考查反应热放热计算及热化学方程式的书写
(1)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,因此反应热是436KJ/mol+249KJ/mol-930KJ/mol=245kJ/mol,所以反应的热化学方程式是H2(g)+O2(g)==H2O(g) △H= -245kJ/mol。
(2)标准状况下1.12L氢气是0.05mol,燃烧生成水蒸气放热是245kJ/mol×0.05mol=12.25kJ。生成水蒸气是0.05mol,变成液态水又放出热量是44kJ/mol×0.05mol=2.2kJ,所以最终放出的热量是12.25kJ+2.2kJ=14.45KJ。
(3)设混合气体中氢气和甲烷的物质的量分别是x和y,则x+y=4mol。根据热化学方程式可知,289kJ/mol×x+890 kJ/mol×y=2358kJ,解得x=y=2mol,所以二者的体积之比是1:1。
2SO2(g)+O2(g)2SO3 (g)反应过程中能量变化如图所示。已知1 molSO2(g) 被氧化为1 mol SO3时的△H=-99 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示____、____,E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____。
(2)图中△H=________ kJ·mol-1。
(3)V2O5的催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物;四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式_________。
(4)已知单质硫的燃烧热为296kJ·mol-1,计算由S(s)生成3 mol SO3 (g)的△H(要求计算过程)。
正确答案
(1)反应物能量;生成物能量;没有影响;降低;因为催化剂改变了反应的历程使活化能E降低。
(2)-198
(3)SO2+V2O5=SO3+2VO2;4VO2+O2=2V2O5 (4)S(s)+O2(g)=SO2(g) △H1=-296 kJ·mol-1
SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g) △H2=-99 kJ·mol-1
3S(s)+9/2O2(g)=3SO3(g) △H=3(△H1+△H2)=-1185 kJ·mol-1
(6分)已知下列两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); ΔH=-571.6kJ/mol
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l); ΔH=-2220kJ/mol
实验测得氢气和丙烷的混合气体共5mol,完全燃烧时放出热量3847kJ,则混合气体中氢气和丙烷的体积比为多少?
正确答案
3 :1
试题分析:混合气体的物质的量为5 mol。设混合气体中氢气的物质的量为x ,丙烷的物质的量为y。
285.8 x + 2220 y = 3847
x + y = 5
解出x = 3.75 y = 1.25
x:y = 3 :1
点评:此题不难,考查混合物的计算,利用氢气和丙烷的燃烧热可计算出。
(10分)为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的反应热,并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(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,则甲醇的燃烧热ΔH= 。
(2)今有如下两个热化学方程式:则a b(填>, =" ," <)
H2(g)+O2(g) = H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1
H2(g)+O2(g) = H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1
(3)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量。
已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=a kJ·mol-1。试根据表中所列键能数据估算a 的值: (写出 + 或-)。
(4)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反应热进行推算。
已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ·mol-1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599kJ·mol-1
根据盖斯定律,计算298K时由C(s)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的反应热△H = 。
正确答案
(1) △H=-726.4 kJ·mol-1(2分)
(2) >(2分) (3) -93(3分) (4) + 226.7 kJ·mol-1
(1)燃烧热是指在一定条件下1mol可燃物完全燃烧生成我的的氧化物时所放出的热量。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,则1mol甲醇完全燃烧放出的热量是113.5kJ×=726.4kJ。
(2)氢气燃烧生成液体水放出的热量多,但△H小,即a大于b。
(3)根据反应热的概念可知△H=945 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-2×3×391 kJ·mol-1=-93kJ·mol-1。
(4)将反应①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ·mol-1、反应②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ·mol-1、反应③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599kJ·mol-1叠加,即①×4+②-③得到4C(s)+2H2(g)=2 C2H2(g),所以反应的△H等于453.4 kJ·mol-1,生成1mol C2H2(g)反应的反应热△H =+226.7 kJ·mol-1。
已知:① N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) ΔH=-92.4 kJ/mol
② 2H2 (g)+ SO2 (g) S (g) + 2H2O (g) ΔH =+90.4 kJ/mol
③ 2H2 (g) + CO (g) CH3OH (g) ΔH=-90.8 kJ/mol
请回答:
(1)上述变化过程中放出热量的是 (填序号,下同),吸收热量的是 。
(2)4 g H2 (g) 完全反应生成甲醇气体时,ΔH = kJ/mol。
(3)生成1 mol NH3 (g) 的放出的热量为 kJ。
正确答案
(1)①③,②。(2).-90.8; (3)46.2
(1)放出热量的反应热ΔH<0,吸收热量的反应热为ΔH>0,所以上述变化过程中放出热量的是①③,吸收热量的是②。
(2)由热化学反应方程式2H2 (g) + CO (g) CH3OH (g) ΔH=-90.8 kJ/mol可得4 g H2 (g) 完全反应生成甲醇气体时,ΔH =-90.8 kJ/mol。
(3)由热化学反应方程式N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) ΔH=-92.4 kJ/mol可得生成1 mol NH3 (g) 的放出的热量为46.2 kJ。
化学反应中的能量变化,通常主要表现为______;有些反应是______反应,有些反应是______反应.
正确答案
化学反应的实质是旧键断裂吸收能量,新键形成放出能量,化学反应中的能量变化主要表现为热量的变化,依据断裂化学键吸收的热量和形成化学键放出的热量差异分析判断反应吸热放热,当断裂化学键吸收的热量高于形成化学键释放的热量,反应吸热,当断裂化学键吸收的热量低于形成化学键释放的热量,反应放热;
故答案为:热量的变化;吸热;放热.
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