- 化学反应与能量
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(3分)将煤转化为水煤气(CO和H2的混合气体)是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为:C(s) + H2O(g)=CO(g) + H2(g);△H1。 已知:
①2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g);△H2=-483.6kJ·mol-1
②2C(s) + O2(g) = 2 CO(g);△H3=-221.0kJ·mol-1
结合上述热化学方程式,计算得出△H1= 。
正确答案
略
(7分)
2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g);△H =" a" kJ/mol,反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)完全转化为1mol SO3(g)放热99kJ。请回答:
(1)图中A点表示_______________________,a=__________。
(2)Ea的大小对该反应的△H _______(填“有”或“无”)影响。该反应常用V2O5作催化剂,加入V2O5会使图中B点_________(填“升高”、“降低”或“不变”)。
(3)已知单质硫的燃烧热为296kJ·mol-1,写出反应的热化学方程式:______________ ___,常温常压下,由单质硫和氧气经两步反应,生成3mol SO3(g),放出的总热量为 。
正确答案
(7分)⑴反应物的(总)能量 ; -198 ⑵无 ;降低
⑶S(s)+ O2(g)="=" SO2(g)△H =-296kJ·mol-1 (2分,其它各1分)
1185(kJ)(单位不算分)
略
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。试完成下列问题:
(1)写出氧族元素中含有18e-的两种氢化物的电子式___________________________。
(2)请你归纳:非金属元素氢化物的稳定性与氢化物的反应热ΔH的关系__________。
(3)写出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)
(2)非金属元素氢化物越稳定,ΔH越小,反之亦然
(3)H2Se(g)====Se(s)+H2(g);ΔH="-81" kJ·mol-1
本题以元素化合物为载体,结合所给信息考查反应热与物质稳定性的关系。
一般来说:物质本身具有的能量越低,物质越稳定。换言之,相同状况下,生成一定量的某物质放出的热量越多,物质越稳定。所以,ΔH越小,非金属元素氢化物越稳定。a、b、c、d对应的氢化物分别为:碲化氢、硒化氢、硫化氢和水。
本题新意之一在题干:以大学无机化学知识作为信息,考查学生阅读理解能力和自学能力,同时也是对心理素质的考验。与高等知识点结合出题将是一个新趋势。本题新意之二在解题思路:应用新信息解题是出题人的意图,但本题应用我们学过的非金属性强弱判断方法之一也可轻松解题。信息又似乎是一种干扰,充分考验考生对知识的掌握与灵活应用程度。题目不难,会不会做全在于是题目左右你还是你把握题目。
1 mol气态钠离子和1 mol气态氯离子结合生成1 mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。
(1)下列热化学方程中,能直接表示出氯化钠晶体格能的是 。
E.Cl2(g) → Cl(g);△Q4 F.Cl(g) + e-→ Cl-(g);△Q5
(2)写出△Q1与△Q、△Q2、△Q3、△Q4、△Q5之间的关系式 。
正确答案
(1)A; (2)ΔQ1 = ΔQ+ΔQ2+ΔQ3+ΔQ4+ΔQ5 。
(1)根据“1 mol气态钠离子和1 mol气态氯离子结合生成1 mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能”, Na+(g) + Cl-(g) → NaCl(s)中的反应热△Q就能直接表示出氯化钠晶体格能;
(2) Na(s)+ Cl2(g) → NaCl(s)可以看作是由以下几个过程组成:
Na(s) → Na(g)→ Na+(g),Cl2(g) → Cl(g)→ Cl-(g),Na+(g) + Cl-(g) → NaCl(s)。根据“盖斯定律”, ΔQ1=ΔQ+ΔQ2+ΔQ3+ΔQ4+ΔQ5。
(8分)
I已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6 kJ/mol
(1)氢气的燃烧热△H= kJ/mol
(2)燃烧2gH2生成水蒸气,放出的热量为 kJ。
Ⅱ把煤作为燃料可通过下列两种途径获得热量:
途径1:直接燃烧
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=E1 ①
途径2:先制成水煤气,再燃烧水煤气
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=E2 ②
H2(g)+1/2 O2(g)=H2O(g) △H=E3 ③
CO(g)+1/2 O2(g)=CO2(g) △H=E4 ④
请回答:
(1)上述四个热化学方程式中哪个反应△H >0? (填序号)
(2)等质量的煤分别通过以上两条不同的途径产生的可利用的总能量关系正确的是
(填选项字母)。
A.途径1比途径2多 B.途径1比途径2少 C.途径1与途径2在理论上相同
(3)根据能量守恒定律,E1、E2、E3、E4之间的关系为 .
正确答案
Ⅰ (1)-285.8 (2分) (2)241.8 (2分)
Ⅱ (1)② (1分) (2) C (1分)
(3) E1=E2+E3+E4 (2分)
略
(6分)丙烷燃烧可以通过以下两种途径:
途径I:C3H8(g) + 5O2(g) ="=" 3CO2(g) +4H2O(l) ΔH=-a kJ·mol-1
途径II:C3H8(g) ==C3H6(g)+ H2(g) ΔH=+b kJ·mol-1
2C3H6(g)+ 9O2(g) ="=" 6CO2(g) +6H2O(l) ΔH=-c kJ·mol-1
2H2(g)+O2 (g) == 2H2O(l) ΔH=-d kJ·mol-1 (abcd均为正值)
请回答下列问题:
(1)判断等量的丙烷通过两种途径放出的热量,途径I放出的热量 ______(填“大于”、“等于”或“小于”)途径II放出的热量
(2)由于C3H8(g) ==C3H6(g)+ H2(g) 的反应中,反应物具有的总能量______(填“大于”、“等于”或“小于”)生成物具有的总能量,那么在化学反应时。反应物就需要______(填“放出”、或“吸收”)能量才能转化为生成物,因此其反应条件是______________
(3)“西气东输”是西部开发的重点工程,这里的气体是指天然气,其主要成分是甲烷。使用管道煤气用户改用天然气,应调整灶具进气量阀门,即增大_____(填“空气”或“天然气”)的进入量。据报道,同时燃气价格也将在现有的0.95元/m3的基础上调整到1.31元/m3,请通过计算说明若居民保持生活水平不变,在消耗燃气方面的消费大约是现在的____倍
正确答案
(6分)(1)等于 (2)小于 吸收 加热 (3)空气 0.44
略
(4分)能源是人类生存和发展的重要支柱。研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知下列热化学方程式:
① 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ;H=-570 kJ·mol-1;
② H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ;H="-242" kJ·mol-1
③ C(s)+1/2O2(g)="CO(g) " ;H= —110.5 kJ·mol-1
④C(s)+O2(g)=CO2(g) ; H=-393.5 kJ·mol-1
⑤ CO2(g) +2H2O(g)=2CH4(g) +2 O2(g) ;H= +890 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)上述反应中属于吸热反应的是
(2)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然难直接测定,但可通过间接的方法求得。已知C(s) + H2O(g)= H2(g)+ CO (g) H="a" kJ·mol-1;则a= ;该反应的熵
S 0(选填“>”、“=”、“<”)。
正确答案
(1)⑤(1分);(2)+131.5(2分);>(1分);
略
(8分)(1)液化气中的主要成分之一是丁烷。在25℃、101 kPa时,10 kg丁烷完全燃烧生成CO2和H2O(l)放出热量5×105 kJ,丁烷燃烧的热化学方程式为____________________________丁烷的燃烧热为_________________。
(2)1 mol气态钠离子和1 mol气态氯离子结合生成1 mol氯化钠晶体释放出的热能为氯化钠晶体的晶格能。
①下列热化学方程式中,能直接表示出氯化钠晶体晶格能的是____________。
E.Cl2(g)―→Cl(g);△Q4 F.Cl(g)+e-―→Cl-(g);△Q5
②写出△Q1与△Q、△Q2、△Q3、△Q4、△Q5之间的关系式____
正确答案
(8分)每空2分
(1) 2C4H10(g)+13O2(g)===8CO2(g)+10H2O(l)ΔH=-5800kJ/mol
C4H10(g)+O2(g)===4CO2(g)+5H2O(l)ΔH=-2900kJ/mol 2900 kJ/mol
(2)①晶格能______A______②关系式___△Q1=△Q+△Q2+△Q3+△Q4+△Q5_
略
发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料,用二氧化氮为氧化剂,这两种物质反应生成氮气和水蒸气。已知:
N2(g)+2O2(g) ═2NO2(g) △H1=" +67.7" kJ•mol-1
N2H4(g) +O2(g) ═N2(g)+2H2O(g) △H2=-534 kJ•mol-1
试计算(1)1mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为 kJ;
(2)写出肼与二氧化氮反应的热化学方程式 。
正确答案
(1)567.85 (2) 2N2H4(g) +2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(g) △H=-1135.7 kJ•mol-1
试题分析:肼和二氧化氮完全反应的化学反应方程式为,2N2H4(g) +2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(g) ,将N2H4(g) +O2(g) ═N2(g)+2H2O(g) 乘以2在减去N2(g)+2O2(g) ═2NO2(g) ,可以得到2N2H4(g) +2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(g) ,其△H=-534*2-67.7=-1135.7 kJ•mol-1,所以1mol肼和二氧化氮完全反应时放出的热量为1135.7/2=567.85kJ;肼与二氧化氮反应的热化学方程式为2N2H4(g) +2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(g) △H=-1135.7 kJ•mol-1。
点评:本题考查了热化学方程式的书写和计算,是高考考查的热点,但是该题难度不大。
(4分)能源是影响全球经济和生活的重要因素。目前人类已开发和利用的能源中,氢所是最理想的清洁能源之一。已知反应:2H2+O2 2H2O,试回答下列问题。
(1)该反应为 反应(填“吸热”或“放热”);
(2)当生成18gH2O时,H2O的物质的量是 (填字母代号)。
A.1mol B.1mol/L C.1g/mol
正确答案
(1)放热 (2)A
(1)所有的燃烧反应,均属于反热反应;
(2)当生成18gH2O时,H2O的物质的量是1mol。
点评:考查化学反应的吸放热,和简单计算。
(7分)(1)已知:H—H键能为436kJ/mol,N≡N键能为945kJ/mol,N—H键能为391kJ/mol。根据键能计算工业合成氨的反应是___________ 反应(填“吸热”或“放热”),消耗1mol N2合成氨反应的=______________。
(2) 现根据下列3个热化学反应方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g) =2Fe(s)+3CO2(g) △H=―24.8kJ/mol
②3Fe2O3(s)+ CO(g) =2Fe3O4(s)+ CO2(g) △H=―47.2kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g) =3FeO(s)+CO2(g) △H=+640.5kJ/mol
则CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学反应方程式为 。
正确答案
(1) 放热(2分);-93KJ/mol (2分)
(2)CO (g)+FeO(s)=" Fe(s)+" CO2 (g) △H=-218KJ/mol (3分)
试题分析:(1)因反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能945kJ/mol+3×436KJ/mol-6×391kJ/mol=-93KJ/mol ,通过计算反应的△H大于0为放热反应。(2)所以热化学方程式为-①-②-2×③,即CO (g)+FeO(s)=" Fe(s)+" CO2 (g),△H做相应的计算,△H=-218KJ/mol。
点评:本类题型注意盖斯定律的应用。属于简单题。
(5分)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<0 ①
途径Ⅱ 先制成水煤气:
C(s)+H2O(g)=====CO(g)+H2(g);ΔH2>0 ②
再燃烧水煤气:
2CO(g)+O2(g)=====2CO2(g);ΔH3<0 ③
2H2(g)+O2(g)=====2H2O(g);ΔH4<0 ④
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:① C(s)+O2(g)=CO2(g); DH=—393.5 kJ·mol-1
② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g); DH=-566 kJ·mol-1
③ TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g); DH=+141 kJ·mol-1
则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的DH= 。
正确答案
(5分)(1)等于(1分) (2 ) ΔH1 = ΔH2 + (3) -80 kJ·mol-1
(1)根据能量守恒定律可知,两条途径中放出的能量是相等的。
(2)根据盖斯定律可知,②+(③+④)÷2即得到反应①,所以ΔH1 = ΔH2 +。
(3)根据盖斯定律可知,③+①×2-②即得到TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g),所以DH=-393.5kJ/mol×2+141kJ/mol+566kJ/mol=-80kJ/mol.
(4分)已知25℃、101kpa时,CH3OH(l)的燃烧热为726.5 KJ/mol。
⑴写出该条件下CH3OH(l)完全燃烧的热化学方程式: 。
⑵已知有关反应的能量变化如下图,则反应CH4+H2O(g)CO+3H2的焓变△H=_______。
正确答案
(1)CH3OH(l) + 3/2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l);△H=" -726.5KJ/mol" (2分)
(2) 161.1 KJ·mol-1(2分)
试题分析:(1)热化学方程,要注意指明反应时的温度和压强,其次,方程中所有的反应物和产物都用括号注明它们在反应时的状态。燃烧,属于放热反应,故△H<0,此热化学方程式为
CH3OH(l) + 3/2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l);△H= -726.5KJ/mol。
(2)盖斯定律:化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
由图可知H2+(1/2)O2H2O △H="-24.18KJ/mol" ① CH4+(3/2)O2
CO+2H2O △H=-564.3KJ/mol②
既有H2OH2+(1/2)O2 △H="24.18KJ/mol" ③
③×3+②
得CH4+H2O(g) CO+3H2 △H=" 161.1" KJ·mol-1
点评:此题考核了热力学方程和盖斯定律,要求学生在书写的时候,要注意热力学方程的书写格式。
(6分)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(图中的△H表示生成1mol产物的数据)。
根据下图回答下列问题:
(1)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式____________
(2)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”)。
正确答案
(1)PCl5(g) =PCl3(g)+Cl2(g);△H=93kJ·mol-1。 (2)-399kJ·mol-1;等于
(1)由图可以看出,1mo PCl3和1molCl2反应生成PCl5是放热反应,放出的热量是93kJ,所以PCl5分解的热化学方程式为PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g);△H=93kJ·mol-1。
(2)由盖斯定律可知,一步生成生成PCl5和两步生成PCl5的总热效应相等,即△H3=-306
kJ·mol-1-93 kJ·mol-1=-399kJ·mol-1。
依据叙述,写出下列反应的热化学方程式。
(1)在25℃、101kPa下,1g液态甲醇(CH3OH)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)若适量的N2和O2完全反应,每生成23g NO2需要吸收16.95kJ热量。其热化学方程式为____________________________________________________________。
(3)用NA表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650kJ的热量。其热化学方程式为____________________。
(4)已知拆开1mol H—H键、1mol N—H键、1mol N≡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)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76kJ/mol
(2)N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH=+67.8kJ/mol
(3)C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1300kJ/mol
(4)N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92kJ/mol
试题分析:(1)在25℃、101kPa下,1g液态甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ,所以1mol液态甲醇(CH3OH)燃烧生成CO2和液态水时放热为32*22.68=725.76kJ,所以甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-725.76kJ/mol;23g NO2即为0.5molNO2,所以N2和O2完全反应生成NO2的热化学方程式为
N2(g)+2O2(g)===2NO2(g)ΔH=+67.8kJ/mol;(3)C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应方程式为C2H2+O2===2CO2+H2O,该反应过程转移的电子数为10,由于每5NA个电子转移时,放出650kJ的热量,所以一摩尔C2H2完全燃烧放出的热量为1300kJ,所以该热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1300kJ/mol;(4)N2与H2反应生成NH3的反应方程式为)N2+3H2===2NH3,1mol氮气完全反应放出的热量为391*6-436*3-946=92kJ所以N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) ΔH=-92kJ/mol。
点评:该题考查了热花絮方程式的书写,该题有一定的难度,解答该题要注意反应热的符号。
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