- 化学反应与能量
- 共8781题
据报道,一定条件下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。
已知:①CH3CH2OH(l) +3 O2 (g) = 2CO2(g) +3H2O(l) △H=-1366.8 kJ/ mol
②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(l) △H=" -571.6" kJ/ mol
(1)写出由CO2和H2 反应合成CH3CH2OH (l)和H2O(l)的热化学方程式 。
(2)碱性乙醇燃料电池易储存,易推广,对环境污染小,具有非常广阔的发展前景。该燃料电池中,使用铂作电极,KOH溶液做电解质溶液。请写出该燃料电池负极上的电极反应式为 。
(3)用乙醇燃料电池电解400 mL 饱和食盐水装置可简单表示如下图:
该装置中发生电解反应的方程式为 ;在铁棒附近观察到的现象是 ;当阴极产生448 mL气体(体积在标准状况下测得)时,停止电解,将电解后的溶液混合均匀,溶液的pH为 。(不考虑气体的溶解及溶液体积的变化)
正确答案
(1)2CO2 (g) + 6H2 (g) = CH3CH2OH(l) + 6H2O(l) △H=" -348" kJ/ mol (2分)
(2)CH3CH2OH – 12e- + 16OH- ="=" 2CO32- + 11H2O (2分)
(3)2NaCl + 2H2O2NaOH + Cl2↑+ H2↑ (2分) 溶液变红 (1分) 13 (1分)
试题分析:(1)首先写出CO2与H2反应的化学方程式并注明状态,然后根据盖斯定律求算反应热,∆H=-∆H1+3×∆H2=-348 kJ/ mol,可写出热化学方程式。
(2)在碱性条件下,CH3CH2OH失电子生成CO32‾、H2O,根据C元素升高的价数求出电子的系数为12,再原子守恒配平方程式,可得:CH3CH2OH – 12e- + 16OH- ="=" 2CO32- + 11H2O。
(3)根据电解示意图可知左侧生成氢气,右侧生成氯气,则方程式为:2NaCl + 2H2O2NaOH + Cl2↑+ H2↑;铁棒上水电离出的H+放电,使水的电离平衡向右移动,OH‾浓度增大,所以滴有酚酞的溶液变红;阴极产生448 mL气体,则生成0.02mol H2,根据化学方程式可得生成0.04mol NaOH,则c(NaOH)="0.04mol" ÷0.4L=0.1mol•L‾1,可求出pH=13。
(6分,每空3分)完成下列填空:
(1)2g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收21.80kJ热量,此反应的热化学方程式为________________________________________。
(2)已知 CH4(g)+2O2(g)="=" CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-Q1kJ·mol-1 ,
2H2(g)+ O2(g) =2H2O(g);△H2=-Q2 kJ·mol-1,
2H2(g)+ O2(g) =2H2O(l);△H2=-Q3 kJ·mol-1。
常温下,取体积比3∶2的甲烷和氢气的混合气体22.4L(标准状况下),经完全燃烧后恢复至室温,则放出的热量为_________________。
正确答案
(总计6分)
(1)C(s) + H2O(g) ="=" CO(g) + H2(g) △H=130.80 kJ/mol (3分)
(2)(0.6Q1 + 0.2Q3) kJ (3分)
试题分析:(1)热化学方程式中的化学计量数表示的是物质的量,质量要转化为物质的量,热量的变化也要随着改变,故热化学方程式为C(s) + H2O(g) ="=" CO(g) + H2(g) △H=130.80 kJ/mol。(2)燃烧后恢复至室温时水的状态是液态,第二个热化学方程式不用。3∶2的甲烷和氢气的混合气体22.4L(标准状况下),经过计算,甲烷和氢气的物质的量分别为0.6mol、0.4mol。分别带入热化学方程式进行计算的放出的总热量为(0.6Q1 + 0.2Q3) kJ。
点评:本题考查热化学方程式的书写和根据热化学方程式计算反应热,难度不大,注意根据水的状态选择相应的热化学方程式计算反应热。
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:
。若1g水蒸气转化为液态水放热2.44kJ,则反应2H2(g)+O2(g)= 2H2O(l) 的△H= kJ∙mol-1。
正确答案
(各2分)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H=-241.8 kJ/mol -571.44
试题分析:氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ,则该反应的热化学方程式H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H=-241.8 kJ/mol。1g水蒸气转化为液态水放热2.44kJ,则18g水蒸气转化为液态水放热2.44kJ×18=43.92kJ,所以反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.72 kJ/mo,则生成2mol液态水时的△H=-571.44KJ/mol。
点评:该题是基础性试题的考查,主要是考查学生对热化学方程式书写以及反应热计算的熟悉了解程度,旨在巩固学生的基础,提高学生的应试能力,有利于调动学生的学习兴趣和学习积极性。
如表所示的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量
(1)根据上述数据,物质本身具有的能量最低的是______(填序号).
A.H2
B.Cl2
C.Br2
D.I2
(2)下列氢化物中,最稳定的是______(填序号).
A.HCl
B.HBr
C.HI
(3)X2+H2⇌2HX(X代表Cl、Br、I)的反应是______(填“吸热”或“放热”)反应.
(4)相同条件下,X2(X代表Cl、Br、I)分别与氢气反应,若消耗等物质的量的氢气时,放出或吸收热量最多的是______.
正确答案
(1)根据表中数据可知,破坏1mol氢气中的化学键所消耗的能量最高,则说明氢气最稳定,具有的能量最低,故选:A;
(2)根据表中数据可知,破坏1mol氯化氢中的化学键所消耗的能量最高,则说明HCl最稳定,故选:A;
(3)反应X2+H2=2HX,若X2为Cl2,旧键断裂吸收的热量:243kJ+436kJ=679kJ,新键生成释放的热量:432kJ×2=864kJ,反应放出的热量为185kJ,
反应X2+H2=2HX,若X2为Br2,旧键断裂吸收的热量:193kJ+436kJ=629kJ,新键生成释放的热量:366kJ×2=732kJ,反应放出的热量为103kJ,
反应X2+H2=2HX,若X2为I2,旧键断裂吸收的热量:151kJ+436kJ=587kJ,新键生成释放的热量:298kJ×2=596kJ,反应放出的热量为9kJ,
因此三个反应都为放热反应,故答案为:放热反应;
(4)因化学反应所吸收或放出的能量即为反应热,反应热等于反应中断裂旧化学键消耗的能量之和与反应中形成新化学键放出的能量之和的差,以氯元素为例计算断开1molCl-Cl键和H-H键需吸收能量:243kJ+436kJ=679kJ,而形成2molHCl放出的能量为2×432kJ=864 kJ,所以在Cl2+H2=2HCl反应中放出864kJ-679kJ=185kJ的热量,同理可计算在Br2+H2=2HBr、I2+H2=2HI反应中分别放出103kJ、9kJ的热量.故答案为:Cl2.
火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当把0.4mol液态肼和0.8mol H2O2混合反应,生成氮气和水蒸气,放出256.7kJ的热量(相当于25℃、101 kPa下测得的热量)。
(1)反应的热化学方程式为 ______________ 。
(2)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,还有一个很大的优点是
_______________________________________________________________________。
正确答案
(1)N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g) +4H2O(g);△H=-641.75 KJ·mol-1(2分)
(2)产物不会造成环境污染(1分)
试题分析:(1)液态肼与双氧水发生的化学方程式为:N2H4+2H2O2=N2+4H2O,因为0.4mol液态肼放出256.7KJ的热量,则1mol液态肼放出的热量为256.7/0.4=641.75kJ,所以反应的热化学方程式为:N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g) +4H2O(g);△H=-641.75 KJ·mol-1;(2)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,还有一个很大的优点是产物为氮气和水,不会造成环境污染。
点评:本题考查热化学方程式的书写,该知识点是高考考查的重点和难点,本题难度不大。
(8分)天然气的主要成分甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式是:
CH4(g) + 2O2(g) == CO2(g) + 2H2O(l) ΔH="=" -889.6kJ/mol
请回答下列问题:
(1)反应物能量总和________(填“大于”、“小于”或“等于”)生成物能量总和。
(2)若1 mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气,则放出的热量 (填“>”、“<”或“=”)889.6kJ。
(3)已知氢气燃烧生成液态水的热化学方程式是:2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l) ΔH =-572kJ/mol ,则相同质量的甲烷和氢气,完全燃烧生成液态水,放热较多的是________。
(4)如图所示的装置是由CH4、O2和KOH溶液组成的新型燃料电池,利用该装置可以将 能转化为 能。
正确答案
(8分)(1)大于(2分) (2)<(2分)
(3)氢气(2分) (4)化学能;电能(每空各1分)
(1)甲烷燃烧是放热反应,所以反应物能量总和大于生成物能量总和。
(2)由于气态水的能量大于液态水的能量,因此甲烷燃烧生成液态水放出的热量多。所以若1 mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气,则放出的热量<889.6kJ。
(3)根据热化学方程式可知,单位质量的甲烷和氢气完全燃烧放出的热量分别是889.6kJ÷16=55.6kJ,572kJ÷4=143kJ,所以氢气燃烧放出的热量多。
(4)原电池是把化学能转化为电能的装置。
列两个热化学方程式:2H2(g)+O2(g)==H2O(l);△H=" —" 571.6KJ/mol,
C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l);△H= —2220.0KJ/mol,
⑴H2的燃烧热为 ,
⑵实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol,完全燃烧生成液态的水时放热6264.5KJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比是 。
(3)已知H2O(l)==H2O(g)△H= +44KJ/mol写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式: 。
正确答案
(1)285.8KJ/mol (2)1:1
(3)C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(g);△H= —2044KJ/mol
(1)燃烧热是指在一定条件下,1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,所以氢气燃烧热是 571.6KJ/mol÷2=285.8KJ/mol。
(2)设混合气体中H2和C3H8的物质的量分别是x、y,则x+y=5、285.8x+2220y=6264.5,解得x=y=2.5mol,所以x、y=1︰1。
(3)根据盖斯定律可知,反应①C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(l);△H= —2220.0KJ/mol和②4H2O(l)==4H2O(g)△H= +176KJ/mol合并即可,即①+②即得到C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(g);△H= —2044KJ/mol。
真空碳热还原—氯化法可实现由铝土矿制备金属铝,其相关反应的热化学方程式如下:
Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)3AlCl(g)+3CO(g) ΔH="a" kJ·mol-1
3AlCl(g)2Al(l)+AlCl3(g) ΔH="b" kJ·mol-1
反应Al2O3(s) +3C(s)2Al(l)+3CO(g)的ΔH= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
正确答案
a+b
上述两式相加即得Al2O3(s)+3C(s)2Al(l)+3CO(g),所以ΔH="(a+b)" kJ·mol-1。
11.2 g KOH的稀溶液与1 L 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液反应放出11.46 kJ的热量,该反应的热化学方程式为 ,则KOH与H2SO4的中和热为 。
正确答案
KOH(aq)+H2SO4(aq)K2SO4(aq)+H2O(l) ΔH="-57.3" kJ·mol-1 57.3 kJ·mol-1
n(KOH)="0.2" mol,n(H2SO4)="0.1" mol,两者恰好完全反应生成0.2 mol水,放出11.46 kJ的热量,由中和热的定义可知,生成1 mol水,放出的热量为11.46 kJ×5="57.3" kJ。
(1) 8g液态的CH3OH在氧气中完全燃烧,生成二氧化碳气体和液态水时释放出Q kJ的热量。试写出液态CH3OH燃烧热的热化学方程式 。
(2)在化学反应过程中,破坏旧化学键需要吸收能量,形成新化学键又会释放能量。
已知反应N2+3H2=2NH3 ΔH=a KJ/mol。
试根据表中所列键能数据计算a的数值为: 。
(3)已知:C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ/mol
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2599 kJ/mol
根据盖斯定律,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
.(1)CH3OH(l)+3/2 O2(g)="=" CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-4QKJ/mol
(2) -93。 (3)2C(s,石墨)+H2(g)=C2H2(g) KJ/mol
试题解析:(1) 燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物释放的热量。8g CH3OH燃烧放热Q kJ,则1 molCH3OH完全燃烧放热4Q kJ.所以CH3OH(l)+ O2(g)="=" CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-4QKJ/mol;
(2) ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=(945+3×436)kJ/mol -2×3×391 kJ/mol ="-93" kJ/mol,即a=-93
(3) :C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ/mol ①
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ/mol ②
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2599 kJ/mol ③
由 (①×4+ ②-③)/2得
2C(s,石墨)+H2(g)=C2H2(g) KJ/mol
(共6分)(1)已知CH4(g)+2O2 (g) = CO2 (g) +2H2O (l); △H=-890kJ/mol,现有CH4和CO共0.75mol,完全燃烧后生成CO2气体和18g液态水,并放出515kJ热量,则CO燃烧的热化学方程式为 ;
(2)化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示,写出生成氨气时该反应的热化学方程式 。
正确答案
(1)2CO(g)+O2 (g) = 2CO2 (g); △H=-560kJ/mol,
(2)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-2(b-a)kJ/mol,
依题意知nH2O=1mol
CH4(g)+2O2 (g) = CO2 (g) +2H2O (l); △H=-890kJ/mol,
0.5mol 0.5mol 1mol 445kJ
2CO(g)+O2 (g) = 2CO2 (g); △H=-akJ/mol,
0.25mol 70 kJ/mol, △H=-560kJ/mol
△H=-2(b-a)kJ/mol
(12分)化学反应过程中发生物质变化的同时,常常伴有能量的变化,这种能量的变化常以热能的形式表现出来,叫做反应热。由于反应的情况不同,反应热可以分为许多种,如燃烧热和中和热等。
(1)下列ΔH表示物质燃烧热的是 ;表示物质中和热的是 。
(填“ΔH1”、“ΔH2”和“ΔH3”等)
A.2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) ΔH1
B.C(s)+1/2O2(g) = CO(g) ΔH2
C.CH4(g)+2O2(g) = CO2(g)+2H2O(g) ΔH3
D.C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH4
E.C6H12O6(s)+6O2(g) = 6CO2(g)+6H2O(l) ΔH5
F.NaOH(aq)+HCl(aq) = NaCl(aq)+H2O(l) ΔH6
G.2NaOH(aq)+H2SO4(aq) = Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH7
(2)已知在101kPa、273K时,15g乙烷燃烧生成CO2和液态水,放出akJ的热量,下列热化学方程式正确的是 。
A.C2H6(g)+7/2O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH= +2akJ/mol
B.C2H6(g)+7/2O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH= -2akJ/mol
C.2C2H6(g)+7O2(g) = 4CO2(g)+6H2O(l) ΔH= -4akJ/mol
D.2C2H6(g)+7O2(g) = 4CO2(g)+6H2O(g) ΔH= -4akJ/mol
(3)进一步研究表明,化学反应的能量变化(ΔH)与反应物和生成物的键能有关(键能可以简单地理解为断开1mol化学键时所需吸收的能量),下表是部分化学键的键能数据:
已知白磷(P4)的燃烧热为2378.0kJ/mol,白磷完全燃烧的产物(P4O10)的结构如下图所示,则上表中a= 。
(4)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 。
正确答案
(1)ΔH4、ΔH5(2分) ΔH6(2分)
(2)C (2分)
(3) 433.75(3分)
(4)CH3OH(l)+O2(g) = CO2(g)+2H2O(l) ΔH= -725.76kJ/mol(3分)
试题分析:(1)燃烧热强调1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物放出的热量,故ΔH4、ΔH5符合。中和热强调酸碱反应生成1mol水放出的热量,故ΔH6符合;
(2)15g乙烷即0.5mol燃烧放出akJ的热量,则1mol乙烷燃烧放出2aKJ热量,2mol乙烷燃烧放出4aKJ热量,生成液体水,且ΔH<0,故只有C符合,选C;
(3)1mol白磷(P4)的燃烧为P4(s)+5O2(g) = P4O10(s)ΔH=-2378.0kJ/mol,需断 6molP—P和5molO=O,形成12molP—O和4molP=O,所以(4a+12·360 kJ/mol )-(6·197+5·499 kJ/mol )="2378" kJ/mol ,解得a="433.75" kJ/mol;
(4)1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ ,则32g即1mol甲醇燃烧放出热量为725.76kJ/mol ,且ΔH<0,故甲醇的燃烧热方程为:CH3OH(l)+O2(g) = CO2(g)+2H2O(l) ΔH= -725.76kJ/mol。
点评:本题考查化学反应热中燃烧热和中和热的知识,题目较为基础,可根据所学知识进行解答。
已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为:C(金刚石、s)+O2(g)=CO2(g);△H=-395.41kJ/mol,C(石墨、s)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.51kJ/mol,则金刚石转化石墨时的热化学方程式为:____________________________________。
由此看来更稳定的碳的同素异形体为:____________。若取金刚石和石墨混合晶体共1mol 在O2中完全燃烧,产生热量为QkJ,则金刚石和石墨的物质的量之比为_____________(用含Q的代数式表示)
正确答案
C(金刚石、s)=C(石墨、s) △H=-1.90kJ/mol;石墨;
试题分析:根据盖斯定律可知,①-②即得到C(金刚石、s)=C(石墨、s),所以该反应的反应热△H=-395.41kJ/mol+393.51kJ/mol=-1.90kJ/mol。根据热化学方程式可知,金刚石的能量高于石墨的,所以石墨比金刚石稳定;设金刚石和石墨的物质的量分别是x和y,则x+y=1mol。根据热化学方程式可知,395.41kJ/mol×x+393.51kJ/mol×y=QkJ,解得x︰y=。
点评:根据热化学方程式计算反应热时,一般常依据盖斯定律进行。该题的最后一问,也可以通过十字交叉法进行。
(8分)已知在250C、1.013×105Pa下,1mol氢气完全燃烧生成液态水放出285kJ的热量,请回答下列问题:
(1)若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气,则放出的热量 ___ (填“>”、“<”或“=”)570 kJ
(2)美国阿波罗宇宙飞船上使用了一种新型装置,其构造如图所示:A、B两个电极均由多孔的碳块组成。该电池的正极为:__________(填A或B)。若该电池工作时增加了1mol H2O,电路中转移电子的物质的量为 ____________ mol 。
(3)写出电极反应式A: ; B: ;
正确答案
(1)< (2)B 2
(3)A:负极:2H2-4e- +4OH- =4H2O;(或H2-2e- +2OH- =2H2O)
B:正极O2+4e- +2H2O=4OH-;
(1)由于水蒸气的能量高于液态水的能量,所以氢气燃烧生成气体水时放出的热量少。
(2)原电池中正极是得到电子的,而负极是失去电子的,所以氢气在负极通入,氧气在正极通入。根据方程式2H2+O2=2H2O可知,每生成1mol水转移电子是2mol。
(3)AB分别通入的是氢气和氧气,由于电解质是氢氧化钾,所以电极反应式为负极:2H2-4e- +4OH- =4H2O、正极O2+4e- +2H2O=4OH-。
(9分)废物回收利用可实现资源再生,并减少污染。如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,废旧玻璃也可回收再生。
(1)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)用H2O2和H2SO4(ag)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-1
2H2O2(l) ====2H2O (l)+O2(g) ΔH=-196.46kJ·mol-1
H2(g)+ 1/2 O2(g) ="===" H2O (l) ΔH=-285.84kJ·mol-1
在 H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2+和H2O (l)的热化学方程式为
。
(3)氢氟酸是一种弱酸,可用来刻蚀玻璃。已知25 ℃时:
①HF(aq)+OH-(aq)===F-(aq)+H2O(l) ΔH=-67.7 kJ·mol-1
②H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
则表示氢氟酸电离的热化学方程式为:
可见氢氟酸的电离是 的(填吸热或放热)。
正确答案
(1)BD (2分)
(2)Cu(s)+H2O2 (l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l) △H="-319.68" kJ·mol-1(3分)
(3)HF(aq) === H+(aq)+ F-(aq) △H="-10.4" kJ·mol-1 (3分) 放热(1分)
(1)露天焚烧和直接填埋都会造成环境的污染,所以选项BD不正确,答案选BD。
(2)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是64.39kJ/mol-196.46kJ/mol÷2-285.84kJ/mol=-319.68kJ/mol。
(3)根据盖斯定律可知,①-②即得到HF(aq) === H+(aq)+ F-(aq) ,所以△H=-67.7 kJ/mol+57.3 kJ·mol=-10.4 kJ/mol,所以是放热反应。
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