- 化学反应与能量
- 共8781题
（6分）Ⅰ、已知在101 kPa时，CH4完全燃烧生成1mol液态水，放出的热量为QkJ，则CH4完全燃烧反应的热化学方程式是： 。
Ⅱ、在铜片、锌片和400 mL稀硫酸组成的原电池中，若电路中通过0.2 mol电子，H2SO4恰好反应完毕。试计算：
（1）生成气体的体积（在标准状况下）；
（2）原400 mL稀硫酸的物质的量浓度（不考虑溶液的体积变化）。
正确答案
Ⅰ．（1）CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l） △H=—2QkJ∙mol－1
Ⅱ．（1）正极电极反应式为2H+ + 2e－=H2↑
所以生成的氢气是0.1mol
在标准状况下的体积是0.1mol×22.4L/mol＝2.24L
（2）根据氢原子守恒可知原硫酸的物质的量是0.1mol
所以其浓度是0.1mol÷0.4L＝0.25mol/L
Ⅰ．(1）生成1mol液态水，放出的热量为QkJ，1mol甲烷燃烧生成2mol水，所以放出
的热量是2QkJ，因此热化学方程式为CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=－2QkJ/mol
Ⅱ．考查原电池的有关计算。在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。锌比铜活泼，锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子，生成氢气，所以该原电池的正极反应式为2H+ + 2e－=H2↑。所以生成的氢气是0.1mol，在标准状况下的体积是2.24L。根据氢原子守恒可知原硫酸的物质的量是0.1mol，所以其浓度是0.1mol÷0.4L＝0.25mol/L
(6分)利用盖斯定律解答下列各小题
(1)已知反应：H2(g)+
利用上述三个反应，计算4NH3(g)+7O2(g)==4NO2(g)+6H2O(g)的反应焓变为 (用含△H1、△H2、△H3的式子表示)。
(2) 已知：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH＝+206.2 kJ·mol－1
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝+247.4 kJ·mol－1
则以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为： 。
正确答案
(1) 6△H1 + 2△H2－ 4△H3 (2) CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH＝+165.0 kJ·mol－1。
（1）考查反应热的有关计算。根据盖斯定律可知，①×6＋②×2－③×4即得到4NH3(g)+7O2(g)==4NO2(g)+6H2O(g)，所以该反应的反应热是△H＝6△H1 + 2△H2－ 4△H3 。
（2）根据盖斯定律可知，①×2－②即得到CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)，所以该反应的反应热是△H＝+206.2 kJ·mol－1×2－247.4 kJ·mol－1＝165.0 kJ·mol－1。
（8分）、已知：2H2(g)＋O2(g)＝2 H2O(l) △H=" -571.6" kJ·mol－1
H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=" -241.8" kJ/mol
C3H4(g)＋4O2(g) ＝3CO2(g) +2H2O(g) △H=" -2100.0" kJ·mol－1
根据上面两个热化学方程式回答下列问题：
（1）的燃烧热为 ；
（2）1mol和2molC3H4组成的混合气体完全燃烧生成液态水时释放的热量为
；
（3）现有和C3H4的混合气体
正确答案
略
（15分）（1）25℃时，0．1 mol·L－1的HA溶液中c(H+)/c(OH-)＝1010。请回答下列问题：
①HA是________(填“强电解质”或“弱电解质”)；
②在加水稀释HA溶液的过程中，随着水量的增加而减小的是________(填字母)。
A．c(H+)/c(HA) B．c(HA)/(A-) C．c(H＋)与c(OH－)的乘积 D．c(OH－)
③若M溶液是由上述HA溶液V1 mL与pH = 12的NaOH溶液V2 mL混合充分反应而得，则下列说法中正确的是
A．若溶液M呈中性，则溶液M中c(H+) + c(OH-) = 2．0×10-7 mol·L-1
B．若V1 =V2 ，则溶液M的pH一定等于7
C．若溶液M呈酸性，V1一定大于V2
D．若溶液M呈碱性，V1一定小于V2
（2）若已知在25℃，AgCl的Ksp = 1．8×10-10，现将足量AgCl分别放入：①100 mL 蒸馏水中；②100 mL 0．2mol·L-1 AgNO3溶液中；③100 mL 0．1mol·L-1 AlCl3溶液中；④100 mL 0．1mol·L-1盐酸中，充分搅拌后，相同温度下c(Ag+)由大到小的顺序是 （用序号连接）
（3）若1mol SO2(g)氧化为1mol SO3(g)的ΔH ＝－99kJ·mol－1，单质硫的燃烧热为296kJ·mol－1，则由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH =
（4）对于2NO2(g)
①．A、C两点的反应速率：A>C
②．A、C两点气体的颜色：A深、C浅
③．B、C两点的气体的平均分子质量：B
④．由状态B到状态A，可以用加热方法
（5）下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L-1的氯化铜溶液的装置示意图：
请回答：
① 甲烷燃料电池的负极反应式是 。
② 当线路中有0．2 mol电子通过时，阴极增重____g。
正确答案
（1）①弱电解质（1分） ②B（2分） ③A D（2分）（2）②>①>④>③（2分）
（3）-1185 kJ·mol-1（2分） （4）④（2分）
（5）CH4 —8e— + 2H2O＝CO2 + 8H+（2分） 6．4（2分）
试题分析：（1）①25℃时，0．1 mol·L－1的HA溶液，若HA是强酸，则c(H+)/c(OH-)＝1012，实际上则c(H+)/c(OH-)＝1010，所以HA是弱酸，是弱电解质；②A．HA是弱酸，加水稀释促进电离，溶液中氢离子的物质的量增大，HA的物质的量减小，相同溶液中：n(H+)/n(HA)=c(H+)/c(HA)，其比值增大，错误；B．HA是弱酸，加水稀释促进电离，溶液中A—的物质的量增大，HA的物质的量减小，相同溶液中：n(HA)/n(A-)=c(HA)/c(A-)，其比值减小，正确；C．c（H+）与c（OH-）的乘积为水的离子积，温度不变，水的离子积常数不变，错误；D．加水稀释促进酸电离，氢离子浓度降低，但氢氧根离子浓度增大，错误；选B；③A．若溶液M呈中性，则c（H+）=c（OH-）=1×10-7mol•L-1，则c（H+）+c（OH-）=2×10-7mol•L-1，正确；B．若V1=V2，HA远过量，溶液M的pH小于7，错误；C．HA为弱酸，M溶液呈酸性，则V1不一定大于V2，错误；D．HA为弱酸，溶液呈碱性，V1一定小于V2，正确；选：AD；（2）②AgCl分别放入100mL 0.2mol•L-1AgNO3溶液中Ag+浓度为0.2mol/l抑制氯化银沉淀溶解，③AgCl分别放入100mL 0.1mol•L-1氯化铝溶液中氯离子浓度为0.3mol/L，银离子浓度=6×10-10mol/L；④AgCl分别放入100mL 0.1mol•L-1盐酸溶液中氯离子浓度为0.1mol/L，银离子为1.8×10-9mol/L；综上所述大小顺序为：②>①>④>③；（3）单质硫的燃烧热为296kJ•mol-1，则S（s）+O2（g）=SO2（g）△H=-296kJ•mol-1，而 1mol SO2（g）氧化为1mol SO3的△H=-99kJ•mol-1，则SO2（g）+1/2O2（g）=SO3（g）△H=-99kJ•mol-1，由盖斯定律可得：S（s）+3/2O2（g）=SO3（g）△H=-296kJ•mol-1+（-99kJ•mol-1）=-395kJ•mol-1，所以S（s）生成3mol SO3（g）的△H为-395kJ•mol-1×3=-1185 kJ•mol-1；（4）2NO2(g)
（1）已知红磷比白磷稳定，又知：4P(白磷，s）+5O2（g）＝2P2O5（s） △H1；
4P（红磷，s）+5O2（g）＝2P2O5（s） △H2，则ΔH1和ΔH2的关系是△H1 △H2（填“＞”、“＜”
或“＝”）。
（2）已知H2（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1，写出由CO2
和H2生成液态甲醇和液态水的热化学方程式 。
（3）已知一定温度下，下列反应的平衡常数：SO2(g)+1/2O2(g) 
（用K1、K2表示）
正确答案
（共6分）＜ （2）3H2(g)＋CO2(g)＝CH3OH（l＋H2O(l) △H＝－130.9 kJ/mol （3）
试题分析：（1）红磷比白磷稳定，这说明红磷的总能量低于白磷的总能量，即红磷转化为白磷是吸热反应，△H＞0。根据反应①4P(白磷，s）+5O2（g）＝2P2O5（s） △H1和②4P（红磷，s）+5O2（g）＝2P2O5（s） △H2，依据盖斯定律可知，②－①即得到反应4P（红磷，s）＝4P(白磷，s），则该反应的△H＝△H2－△H1＞0，所以△H1＜△H2。
（2）H2（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1，则有反应①H2(g)＋
（3）根据反应①SO2(g)+1/2O2(g) 
（11分）对于可逆反应：N2 (g)+3H2(g)
(1)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2和△H的变化是：E2 ，△H （填“增大”、“减小”、“不变”）
（2）在500℃、2×107Pa和催化剂条件下向一密闭容器中充入0.5mol N2和1.5mol H2，充分反应后，放出的热量 （填“<”、“>”或“=”）46.2kJ。
（3）关于该反应的下列说法中，正确的是 。
A．△H>0，△S>0 B．△H>0，△S< 0 C．△H<0，△S>0 D．△H<0，△S<0
（4）将一定量的N2和H2放入 1L密闭容器中，在500℃、2×107Pa下达到平衡，欲提高合
成氨中H2的转化率，下列措施可行的是 （填字母）。
A．向容器中按原比例再充入原料气 B．向容器中再充入惰性气体
C．改变反应的催化剂 D．分离出氨
（5）在一定温度、压强和有催化剂存在的条件下将1 mol N2和2.5 mol H2 放入500ml密闭容器中，经过20min达到平衡，平衡后NH3 的浓度为2mol/L，则用N2 表示20min内的平均反应速率为：_____________，该温度下此反应的平衡常数K=___________，H2 的转化率为____________。如果保持温度不变，再向容器中同时充入1.5mol N2和1mol NH3，H2的转化率将______________(填“升高”、“不变”或“降低”)。
正确答案
（11分）（1）减小（1分）； 不变 （1分） （2）< （1分）
（3）D （1分） （4） A、D（2分）
（5）0.5mol/(L.min ) （1分） 0.5(L/mol)2 （1分） 60% （1分） 不变（2分）
略
(16分)
（1）1840年前后，瑞士科学家盖斯（Hess）指出，一个化学反应的热效应，仅与反应物的最初状态及生成物的最终状态有关，而与中间步骤无关，这就是著名的“盖斯定理”。现已知，在101 kPa下，CH4（g）、H2（g）、C（s）的燃烧热分别为890.3 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1和393.5 kJ·mol－1，则反应C（s）＋2H2（g）＝ CH4（g）的反应热ΔH=__________，根据以上信息，你认为“盖斯定理”在我们确定一些化学反应的反应热时有何重要意义？__________。
（2）已知：2H2（g）＋O2（g）====2H2O（g） ΔH1
2H2（g）＋O2（g） ====2H2O（l） ΔH2
2CO（g）＋O2（g）====2CO2（g） ΔH3
①写出液态水转化为气态水的热化学方程式：___________________________________。
②CO和H2分别燃烧生成CO2（g）和H2O（g），欲得到相同热量，所需CO和H2的体积比是__________。
正确答案
略
（7分）把煤作为燃料可通过下列两种途径：
途径I：煤直接燃烧C(s) +O2 (g) == CO2(g) △H1<0 ①
途径II：先制成水煤气：C(s) +H2O(g) == CO(g)+H2(g) △H2>0 ②
再燃烧水煤气：2CO(g)+O2(g) == 2CO2(g) △H3<0 ③
2H2(g)+O2 (g) == 2H2O(g) △H4<0 ④
请回答下列问题：
(1)燃烧等量的煤，途径I放出的热量 (填“大于”“等于”或“小于”)途径II放出的热量，其理论依据是 ；
(2) △H1、△H2、△H3、△H4的数学关系式是 。
正确答案
(1)等于 盖斯定律 (2)△ H1=△ H2+1/2(△ H3+△ H4)
根据盖斯定律可知，②＋③×1/2＋④×1/2即得到反应①，所以△ H1=△ H2+1/2(△ H3+△ H4)，因此两条途径放出的热量是相等的。
完成下列热化学方程式（化学方程式、电极反应式、表达式等）的书写：
（1）已知：2Cu(s)＋1/2O2(g)=Cu2O(s)；△H=-169kJ·mol-1，
C(s)＋1/2O2(g)=CO(g)；△H=-110.5kJ·mol-1，
Cu(s)＋1/2O2(g)=CuO(s)；△H=-157kJ·mol-1
用炭粉在高温条件下还原CuO生成Cu2O的热化学方程式是：
（2）在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)
（3）以甲烷、空气为反应物，KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池，则负极反应式为： 。
（4）铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀的电池反应方程式为 。
（5）“镁—次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如图，该电池反应的总反应方程式为_______________。
（6）工业上电解熔融氯化钠的方程式为 。
正确答案
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）Mg＋ClO－＋H2O＝Mg(OH)2↓＋Cl－
（6）
试题分析：（1）由盖斯定律，可知
（2）根椐平衡常数的定义知：
（3）甲烷被氧化，失去电子；电极反应式的书写要求，质量守恒，电荷守恒。
（4）铁在空气中接触氧气和水，被氧化为
（5）先写出电极反应方程式：
负极：Mg－2e－＝Mg2＋
正极：ClO－＋2e－＋H2O＝Cl－＋2OH－
因此总反应为：Mg＋ClO－＋H2O＝Mg(OH)2↓＋Cl－
（6）电解熔融的氯化钠：阴极：2Na＋＋2e－＝Na；阳极：2Cl――2e－＝Cl2↑
总的反应为：2NaCl(熔融) 
（4分）已知分解100 g CaCO3需要177．7 kJ的热量，而12 g碳完全燃烧，则放出393 kJ的热。求：
（1）煅烧1 t石灰石需要多少热量？
（2）这些热量
正确答案
（1）1．777×106 kJ （2）5．4×104 g
略
（10分）烟气的脱硫（除SO2）技术和脱硝（除NOx）技术都是环境科学研究的热点。
⑴烟气脱硫、脱硝的环境意义是 ▲ 。
⑵选择性催化还原法的脱硝原理为：
6NOx＋4x NH3
①上述反应中每转移3mol电子，生成标准状况下N2的体积为 ▲ L。
②已知：2H2(g)＋O2(g) ＝2H2O (g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1
N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1
N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝－180.5kJ·mol－1
则反应6NO(g)＋4NH3(g)＝5N2(g)＋6H2O(g)的ΔH＝ ▲ 。
⑶目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（NO）原理，其脱硝机理示意图如下图1，脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图2所示。
图1 图2
①写出该脱硝原理总反应的化学方程式： ▲ 。
②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是 ▲ 。
正确答案
⑴防止酸雨的发生
⑵①
⑶①6NO＋3O2＋2C2H43N2＋4CO2＋4H2O ②350℃、负载率
略
在微生物作用的条件下，NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。这两步的能量变化示意图如下：
(1)第二步反应是 反应(选填“放热”或“吸热”)，判断依据是 。
(2)1 mol NH4+ (aq)全部氧化成NO2- (aq)的热化学方程式是 。
正确答案
(1)放热 ΔH＝－73 kJ/mol(或反应的总能量大于生成物的总能量)
(2)NH4+(aq)＋
(1)由题意知，NH4+第一步氧化为NO2-，第二步NO2-氧化为NO3-，第二步反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，故第二步反应为放热反应。
(2)1 mol NH4+全部氧化成NO2-时，放出273 kJ的热量，则反应的热化学方程式为：NH4+ (aq)＋
（6分）键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于估算化学反应的反应热（△H），化学反应的△H等于反应中断裂旧化学键的键能之和与反应中形成新化学键的化学键能之和的差。参考以下表格的键能数据，回答下列问题：
（1）比较下列两组物质的熔点高低（填“>”“<”）
SiC_______Si; SiCl4_______SiO2
（2）能否根据键能的数据判断单质Si晶体和化合物SiCl4的熔点高低？ （填“能”或“不能”）原因是：
（3）工业上高纯硅可通过下列反应制取：SiCl4（g）+2H2（g）
正确答案
（1） SiC>Si SiCl4
（2）不能、物质的熔点高低由构成物质微粒间作用力决定，Si晶体是原子晶体，微粒间作用力是共价键，SiCl4是分子晶体，微粒间作用力是分子间作用力比共价键弱
（3）△H为+236KJ/mol
（1）SiC、Si均为原子晶体，熔点高低决定与键能的大小，前者的共价键为Si—C，后为Si—Si，由于硅原子的半径大于碳原子半径，故前者的键长小，键能相对大，SiC的熔点相对高；
SiCl4、SiO2分别为分子晶体与原子晶体，分子晶体的熔点一般较低，而原子晶体的熔点一般特别高，故前者熔点低于后者
（2）不能，物质的熔点高低由构成物质微粒间作用力决定，Si晶体是原子晶体，微粒间作用力是共价键，SiCl4是分子晶体，微粒间作用力是分子间作用力，比共价键弱
（3）△H=反应物化学键的键能之和—生成物化学键能之和=4×360+2×436—2×176－4×431=+236KJ/mol
（15分）某石油液化气由丙烷和丁烷组成，其质量分数分别为80％和20％。它们燃烧的热化学方程式分别为：
C3H8(g)+5O2(g)==3CO2(g)+4H2O(1) △H＝-2 200kJ／mol
C4H10(g)+
有一质量为0.80kg、容积为4.0L的铝壶，将一壶20℃的水烧开需消耗液化石油气0.056kg，试计算该燃料的利用率。[已知水的比热为4.2kJ／(kg·℃)，铝的比热为0.88kJ／(kg·℃)]
正确答案
将水烧开所需热量为：Q=cm(t-t0)=(4.2×4.0+0.88×0.80)×(100-20)="1" 400(kJ)
所以，燃料的利用率为：
略
（15分）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，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼与足量过氧化氢反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量。
(1)写出肼和过氧化氢的结构式。肼__________________，过氧化氢______________ 。
(2)写出热化学方程式_________________________________________________。
(3)已知H2O(1)==H2O(g) △H＝+44kJ／mol，则16g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水时，放出的热量是_____________________ kJ。
(4)上述反应用于火箭推进剂，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是________________________________________________________。
正确答案
(2)N2H4(1)+2H2O2(1)==N2(g)+4H2O(g) △H＝-641.625kJ／mol 4分
略
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