- 化学反应与能量
- 共8781题
（6分）现有电解质溶液①Na2CO3,②NaHCO3,③NaAlO2,④CH3COONa，⑤NaOH
（1）当五种溶液的浓度相同时，溶液中由水电离出的H+的物质的量浓度由大到小的顺序是 (填序号)。
（2）在上述五种电解质溶液中，分别加入AlCl3溶液，有气体产生的是 (填序号)。
（3）将上述①②③④四种电解质溶液混合，发生反应的离子方程式为
正确答案
③①②④⑤ ①② HCO3—+AlO2—+H2O==Al(OH)3↓+CO32—
略
已知16.0 g CH4完全燃烧生成CO2和液态水时，放出890kJ热量。现有CH4和CO混合气体共0.75 mol，完全燃烧后生成CO2和18 g液态水，并放出516 kJ热量。求：
（1）混合气体中CH4和CO的物质的量分别为多少？
（2）混合气体中由CO完全燃烧所放出的热量为多少？
正确答案
（1）0.5 mol；0.25 mol （2）71 kJ
略
(2分)下列过程，吸收热量的是_____________。
①Ba(OH)2·8H2O晶体和氯化铵混合搅拌 ②盐酸和氢氧化钠溶液混合 ③铝片放入稀硫酸中 ④断开1 mol H—H键
正确答案
①④
由课本实验知酸碱发生中和反应要放热（中和热），铝片与强酸反应也要放热，反应①要吸热。断开某一化学键，需给予一定的能量，该过程吸收热量。
某反应是吸热反应,且所吸收的热能由外部热源(如酒精灯)提供,提供的热能主要起到的作用是
__________________________________________________________________________。
正确答案
①断裂化学键需要吸收能量；②以化学能形式储存于新的物质中
一个化学反应的发生必定伴随着化学键的断裂，这需要吸收能量；同时这是个吸热反应，所以吸收的热能可以以化学能的形式储存于新的物质中。
（4分）科学家预言， 将成为21世纪替代矿物燃料的理想能源，该能源有三个主要优点：(1) ；(2) ；(3) 。
正确答案
（每空1分，共4分）
氢气 (1)来源丰富 (2)单位质量放热多 (3)生成物无污染
氢气将成为21世纪替代矿物燃料的理想能源。
该能源有三个主要优点：(1) 来源丰富 (2)单位质量放热多 (3)生成物无污染
（8分）（1）在粗制CuSO4·5H2O晶体中常含有杂质Fe2+。提纯时为了除去Fe2+，常加入合适氧化剂，使Fe2+氧化为Fe3+，下列物质可采用的是_ 。
A. KMnO4 B. H2O2 C. 氯水 D. HNO3
然后再加入适当物质调整至溶液pH=4，使Fe3+转化为Fe(OH)3，可以达到除去Fe3+而不损失CuSO4的目的，调整溶液pH可选用下列中的________。
A. NaOH B. NH3·H2O C. CuO D. Cu(OH)2
（2）甲同学怀疑调整至溶液pH=4是否能达到除去Fe3+而不损失Cu2+的目的，乙同学认为可以通过计算确定，他查阅有关资料得到如下数据，常温下Fe(OH)3的溶度积Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度积Ksp=3.0×10-20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时就认为沉淀完全，设溶液中CuSO4的浓度为3.0 mol·L-1，则Cu(OH)2开始沉淀时溶液的pH为________，Fe3+完全沉淀时溶液的pH为________，通过计算确定上述方案________（填“可行”或“不可行”）。 ( 提示： lg5 =0.7)
正确答案
（1）B CD （2）4 3.3 可行
略
(5分)某二元酸(化学式用H2A表示)在水中的电离方程式是：
H2A====H++HA；HA-?H++A2-回答下列问题：
(1)在0.1mol·L-1的Na2A溶液中，下列微粒浓度关系式正确的是：——。
A．c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)=0.1mol·L-1 B．c(OH-)=c(H+)+c(HA-)
C．c(Na+)+c(H+)==c(oH-)+c(HA-)+2c(A2-) D．c(Na+)=2c(A2-)+2c(HA-)
(2)已知0.1mol·L-1NaHA溶液的pH=2，则0.1mol·L-1 H2A溶液中氢离子的物质的量浓度可能
是 0.11 mol·L-1 (填“<”，“>”，或“=”)，理由是：
正确答案
由H2A的电离方程式：第一步电离全部电离，第二步为部分电离可知，H2A为强酸，而HA-为弱酸，所以在Na2A溶液中不存在H2A分子，所以
（1）A错，溶液中不存在H2A分子；B正确，质子守恒；C正确，电荷守恒；D正确，物料守恒；
（2）因H2A第一步电离产生的氢离子抑制了HA-的电离，所以，在0.1mol·L-1 H2A溶液中氢离子的物质的量浓度小于0.11 mol·L-1；
（14分）已知25℃、101kPa下，氢气、甲烷和葡萄糖的燃烧热依次为285.8 kJ/mol、890.3kJ/mol、2800 kJ/mol。
（1）0.1mol甲烷和0.2mol氢气组成的混合气体在25℃、101kPa下完全燃烧释放的热量为 ；
（2）写出表示葡萄糖燃烧热的热化学方程式： ；
（3）有人利用甲烷和氧气的反应设计成如图所示燃料电池，若使用酸性电解质溶液，则两极的电极反应式为：
a极： ，b极： ；
若使用碱性电解质溶液，则b极的电极反应式为：b极： ；
放电时电极a作 极，外电路中电流从 流向 ，电解质溶液中阳离子移向 极；
正确答案
（14分）(1) （2分/个） 146.19kJ/mol
(2) C6H12O6(s) + 6O2(g)
(3)a极：2O2＋ 8H＋＋ 8e－=== 4H2O ；b极：CH4＋ 2H2O －8e－===CO2＋ 8H＋
b极：CH4＋ 10OH-－8e－===CO32-＋7H2O
（1分/个） 正 a b a
略
现有常温下的六份溶液：①0.01mol/LCH3COOH溶液；②0.01mol/LHCl溶液；③pH=12的氨水；④pH=12的NaOH溶液；⑤0.01mol/LCH3COOH溶液与pH=12的氨水等体积混合后所得溶液；⑥0.01mol/LHCl溶液与pH=12的NaOH溶液等体积混合所得溶液。
⑴其中水的电离程度最大的是 （选填序号，下同），水的电离程度相同的是 ；
⑵若将②、③混合后所得溶液pH=7，则消耗溶液的体积：② ③（选填“＞”、“＜”或“＝”）；
⑶将六份溶液稀释相同倍数后，溶液的pH：① ②，③ ④，⑤ ⑥（选填“＞”、“＜”或“＝”）；
⑷将①、④混合，若有c(CH3COO－)＞c(H＋)，则混合液可能呈 （填序号）
A．酸性 B．碱性 C．中性
正确答案
⑴⑥ ②③④ ⑵ ＞ ⑶ ＞ ＞ ＞⑷ ABC
（1）水属于弱电解质，存在电离平衡H2O
（2）。pH=12的氨水，说明氨水的浓度大于0.01mol/L，所以②③等体积混合后氨水过量，溶液显碱性，要使溶液显中性，盐酸的体积必须大于氨水的体积。
（3）弱电解质在稀释过程中是促进电离的，即离子的物质的量是增加的。而强电解质在溶液中不存在电离平衡，因此稀释时离子的物质的量是不变的。①②稀释相同倍数后二者的浓度仍然相等，所以pH前者大。③④稀释前pH相等，但稀释后③中OH－的物质的量要大于④中的，所以pH是前者大。稀释前⑤显碱性，⑥显中性，所以稀释后仍然是前者的pH大。
（4）①④混合后，根据电荷守恒可知c(H＋)＋c(Na＋)＝c(OH－)＋c(CH3COO－)，若c(CH3COO－)＞c(H＋)，则c(Na＋)＞c(OH－)。但c(H＋和c(OH－)的大小关系无法确定，所以该溶液可能显酸性、碱性或中性。
某温度(t℃)时，水的离子积为Kω＝1×10－13，则该温度(选填大于、小于或等于)_______25℃，其理由是_______________________________。若将此温度下pH＝11的苛性钠溶液aL与pH＝1的稀硫酸bL混合(设混合后溶液体积的微小变化忽略不计)，试通过计算填写以下不同情况时两种溶液的体积比：
(1)若所得混合液为中性，则a∶b＝_____；此溶液中各种离子的浓度由大到小排列顺序是__________。
(2)若所得混合液的pH＝2，则a∶b＝____________。此溶液中各种离子的浓度由大到小排列顺序是_____________ _______。
正确答案
大于；室温时Kω＝1×10－14，温度越高水越易电离，Kω越大。（3分）
（1）10:1 ， Na+ SO42－H+ OH－；（每空2分）
（2）9：2 ，H+ SO42－ Na+ OH－ （每空2分）
略
2012年始，雾霾天气无数次肆虐家乡邯郸。其中，燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
（1）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g) + 2CO(g)
①该反应平衡常数表达式
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 （填代号）。
（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知：Ⅰ CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol
Ⅱ 2NO2(g)
Ⅲ H2O(g) ＝ H2O(l) ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式： 。
（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL1mol/L食盐水,电解一段时间后，收集到标准状况下的氢气2.24L（设电解后溶液体积不变）.
①甲烷燃料电池的负极反应式： 。
②电解后溶液的pH= (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应)
③阳极产生气体的体积在标准状况下是 L
正确答案
（1）①[CO2]2[ N2]/[ NO]2[CO]2② bd
（2）CH4(g)+N2O4(g) =N2(g) +2H2O(g) + CO2(g) △H= —898.1kJ/mol
（3）①CH4 —8e— + 2H2O =CO2 + 8H+ ②14 ③ 1.68L
试题分析：（1）①根据化学平衡常数的书写规律：生成物平衡浓度系数次幂的积比反应物平衡浓度系数次幂的积，写出[CO2]2[ N2]/[ NO]2[CO]2；②a、可逆反应达平衡后正、逆速率相等且不再变化，由图像知，t1时刻V正最大，随反应进行速率发生变化，未到达平衡，错误；b、该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，平衡常数不变，图象与实际符合，正确；c、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t1时刻未到达平衡状态，错误；d、随着反应的进行NO的质量分数逐渐减小，t1时刻NO的质量分数不变，处于平衡状态，正确；答案bd；
（2）已知：Ⅰ CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H＝－867 kJ/mol Ⅱ 2NO2(g)
（3）①甲烷燃料电池中甲烷在负极发生氧化反应酸性条件下生成CO2-和H2O，负极电极反应式为CH4 —8e— + 2H2O =CO2 + 8H+ ，②根据题意知，n(NaCl)=0.1mol该电解过程为先电解饱和食盐水，后电解水，根据电解方程式2Cl- + 2H2O 
2013年以来，全国很多地区都曾陷入严重的雾霾和污染天气中，冬季取暖排放的CO2、汽车尾气等都是形成雾霾的因素。
（1）已知：① N2(g) + O2(g)＝2NO(g) △H＝+179．5 kJ/mol
②2NO(g) + O2(g)＝2NO2(g) △H＝－112．3 kJ/mol
③2NO(g) +2CO(g)＝N2(g) +2CO2(g) △H＝－759．8 kJ/mol
下图是在101kPa，298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中能量变化的示意图。则a＝ 。
（2）将不同物质的量的H2O（g）和CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
H2O(g)+CO(g)
①实验组1中以v(CO2)表示的反应速率为 ，此温度下的平衡常数为 ，温度升高时平衡常数会 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
②650℃时，若在此容器中开始充入2mol H2O（g）、 1mol CO、 1 mol CO2和 x molH2，若要使反应在开始时正向进行，则x应满足的条件是 。
③若a=2,b=1，则达平衡时实验组2中H2O（g）和实验组3中CO的转化率的关系为α2 (H2O) α3 (CO)（填“＜”、“＞”或“＝”)。
正确答案
（14分）（1）368（3分）（2）①0．16mol/(L·min) （2分） 8/3或2．67 （2分）减少 （2分） ②0≤x＜16/3 （3分） ③ ＝（2分）
试题分析：（1）抑制① N2(g) + O2(g)＝2NO(g) △H＝+179．5 kJ/mol、②2NO(g) + O2(g)＝2NO2(g) △H＝－112．3 kJ/mol、③2NO(g) +2CO(g)＝N2(g) +2CO2(g) △H＝－759．8 kJ/mol，则根据盖斯定律可知（①－②＋③）÷2即得到反应NO2(g)＋CO(g)＝NO(g) +CO2(g) △H＝－234kJ/mol。则根据图像可知134kJ/mol－a kJ/mol＝－234kJ/mol，解得a＝368。
（2）①根据表中数据可知平衡时生成氢气的物质的量是1．6mol，则根据方程式可知消耗CO2的物质的量是1．6mol，其浓度是0．8mol/L，则CO2表示的反应速率为0．8mol/L÷5min＝0．16mol/(L·min)。
② H2O（g）+CO（g）
初始浓度 1mol/L 2mol/L 0 0
转化浓度 0．8mol/L 0．8mol/l 0．8mol/l 0．8mol/l
平衡浓度 0．2mol/L 1．2mol/L 0．8mol/l 0．8mol/l
所以平衡常数K＝
根据表中1、2数据可知，实验1中CO的转化率为
②若要使反应在开始时正向进行，则
②实验2条件下平衡常数，需要列式计算平衡浓度
H2O（g）+CO（g）
初始浓度 0．5mol/L 1mol/L 0 0
转化浓度 0．2mol/L 0．2mol/l 0．2mol/l 0．2mol/l
平衡浓度 0．3mol/L 0．8mol/L 0．2mol/l 0．2mol/l
则K=
若a＝2，b＝1，则
H2O（g）+CO（g）
初始浓度 1 0．5 0 0
转化浓度 x x x x
平衡浓度 1－x 0．5－x x x
则
解得x＝0．2
所以在这两种情况下实验组2中H2O（g）和实验组3中CO的转化率均是
研究NO2．SO2．CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
（1）NO2可用水吸收，也可用NH3处理，也可用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝－574 kJ·mol－1
CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝－1160 kJ·mol－1
若用标准状况下2．24L CH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子总数为______（阿伏加德罗常数的值用NA表示），放出的热量为______kJ。
（2）已知：2SO2(g)+O2(g) 
2NO(g)+O2(g)
（ⅰ）则反应NO2(g)+SO2 (g)
（ⅱ）一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是 。
A．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2 B．体系压强保持不变
C．混合气体颜色保持不变 D． SO3和NO的体积比保持不变
（ⅲ）某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如下图（左）所示。
平衡状态由A变到B时．平衡常数K(A)_______K(B)（填“＞”．“＜”或“＝”）
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H2(g)
正确答案
（1）0．8NA 86．7 (2) (i）-41．8（ⅱ）C (ⅲ)= (3)<
试题分析：
（1）二式相加，除以2得到新式子：CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ，每消耗0.1molCH4，转移0.8NA电子； 物质和能量是紧密相连的，以物质为基础，物质怎么变，能量就怎么变，两式直接相加，除以2，CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H＝－173.4 kJ·mol－1，放出热量86．7kJ；
（2）（ⅰ）根据盖斯定律，将第二个方程式颠倒过来，与第一个方程式相加得：2NO2+2SO2═2SO3+2NO， △H="-83.6" kJ•mol-1，故NO2+SO2⇌SO3+NO，△H="-41.8" kJ•mol-1；（ⅱ）平衡标志，有直接标志，正逆速率相等、各组分浓度保持不变；间接标志遵循变化着的量不再改变，反应即平衡。二氧化氮为红棕色气体，颜色不再改变，反应即平衡。（ⅲ）化学平衡常数是个温度常数，温度不变，化学平衡常数不变。
（3）)由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故逆反应是吸
热反应，正反应是放热反应，△H＜0；
除去杂质后的水煤气主要含H2、CO，是理想的合成甲醇的原料气。
（1）生产水煤气过程中有以下反应：①C(s)+CO2(g)
②CO(g)+H2O(g)
上述反应△H3与△H1、△H2之间的关系为 。
（2）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：2CH4(g)＋3O2(g)
①X在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
②Y在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③Z在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是 ；
（3）请在答题卡中，画出（2）中反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。
（4）合成气合成甲醇的主要反应是：2H2(g)+CO(g)
此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应10min后测得各组分的浓度如下：
①该时间段内平均反应速率v(H2)= 。
②比较此时正、逆反应速率的大小：v(正) v (逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）
（5）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是 。
正确答案
（16分）
（1）△H3=△H1+△H2（2分）
（2）Z（2分） 催化效率高且活性温度低，节能（或催化活性高、速度快，反应温度低）（3分）
（3）画图如下（3分）：
（4）①0.080 mol·L－1·min－1 （2分） ②＞（2分）
（5）提高原料利用率（或提高产量、产率也可）（2分）
试题分析：（1）观察3个热化学方程式，发现①+②=③，根据盖斯定律，△H3=△H1+△H2；（2）正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，不利于甲烷转化为CO，因此选择Z催化剂，因为催化效率高且活性温度低，节能（或催化活性高、速度快，反应温度低）；（3）画图要点：反应物的总能量高于生成物的总能量；无催化剂时正、逆反应的活化能较高；催化剂能降低正、逆反应的活化能，对焓变、反应物或生成物的总能量无影响，有催化剂时正、逆反应的活化能较低；标注反应物、生成物、△H、无催化剂、有催化剂；（4）①先用定义式求v(CH3OH)，再用系数之必等于速率之比求v(H2)，即v(CH3OH)=△c(CH3OH)/△t=(0.40—0)mol/L÷10min=0.040mol/(L•min)，由于v(H2)/v(CH3OH)=2/1，则v(H2)=2v(CH3OH)= 0.080mol/(L•min)，保留两位有效数字；②此时c(CH3OH)/[ c2(H2)•c(CO)]=0.40/[0.202×0.10]=100，由于100
为了提高资源利用率，减少环境污染，化工集团将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链，如图所示。
请填写下列空白。
(1)钛铁矿进入氯化炉前通常采取洗涤、粉碎、烘干、预热等物理方法处理，请从原理上解释粉碎的作用：_______________________________________
已知氯化炉中氯气和焦炭的理论用料物质的量之比为7∶6，则氯化炉中还原剂的化学式是___________________________。
(2)已知：①Mg(s)＋Cl2(g)=MgCl2(s)ΔH＝－641 kJ/mol
②2Mg(s)＋TiCl4(s)= 2MgCl(s)＋Ti(s)ΔH＝－512 kJ/mol
则Ti(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(s) ΔH＝________。
(3)氩气通入还原炉中并不参与反应，通入氩气的作用是___________________________
(4)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。已知该燃料电池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4OH－=2CO32—＋6H2O，该电池中正极上的电极反应式为_________________________________________。
工作一段时间后，测得溶液的pH________(填“减小”、“增大”或“不变”)。
正确答案
(1)增大反应物间的接触面积，提高反应速率 C、FeTiO3
(2)－770 kJ/mol
(3)Mg和Ti都有强还原性，在氩气氛围中可防止Mg、Ti被氧化
(4)O2＋2H2O＋4e－=4OH－(或3O2＋6H2O＋12e－=12OH－) 减小
(1)粉碎反应物，可以增大其表面积，从而增大反应物之间的接触面积，提高反应速率；氯化炉中发生的反应为6C＋7Cl2＋2FeTiO3=6CO＋2TiCl4＋2FeCl3，由此可知C和FeTiO3为还原剂。(2)根据盖斯定律，由①×2－②得：Ti(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(s)；ΔH＝－770 kJ/mol。(3)氩气性质不活泼可以防止Mg和Ti等具有强还原性的物质被氧化。(4)根据该电池的总反应式可知，反应过程中不断消耗OH－，则该电池工作一段时间后，溶液的pH将减小。
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