- 化学反应与能量
- 共8781题
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。
（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)+
H2(g)+
（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)
（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×
（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。
已知下列热化学方程式：
①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1 ＝－393.5 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2 ＝－566.0 kJ·mol-1
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3 ＝－571.6 kJ·mol-1
通过计算（要有计算过程），写出1 mol C与液态H2O反应生成CO和H2的热化学方程式。
正确答案
（4分）C(S)+H2O(l )＝CO(g)+H2(g) △H＝＋175.3 kJ·mol-1
试题分析：根据已知反应①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1 ＝－393.5 kJ·mol-1；
② 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2 ＝－566.0 kJ·mol-1；
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3 ＝－571.6 kJ·mol-1可知
①－②÷2－③÷2即得到反应C(S)+H2O(l )＝CO(g)+H2(g)
所以该反应的反应热
△H＝－393.5 kJ·mol-1＋566.0 kJ·mol-1÷2＋571.6 kJ·mol-1÷2＝＋175.3 kJ·mol-1
所以热化学方程式为C(S)+H2O(l )＝CO(g)+H2(g) △H＝＝＋175.3 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） 
（2）B2H62B2H6(g）＋6O2(g）
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 
2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) 
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
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：
（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)+
（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)+
（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。
已知：① N2 (g) + 3H2 (g) 
② 2H2 (g)+ SO2 (g)
③ 2H2 (g) + CO (g)
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)
（3）由热化学反应方程式N2 (g) + 3H2 (g)
已知拆开1mol H－H键、1molN≡N和1mol N—H键分别需要的能量是436kJ、 948kJ、391 kJ。则N2、H2合成NH3的热化学方程式为： 。
正确答案
N2(g)+3H2(g) ="==" 2NH3 (g) △H＝-90kJ·mol-1
试题分析：N2、H2合成NH3的化学方程式为N2+3H2 ="==" 2NH3，放出的热量
Q=391×6-436×3-948="90" kJ，所以N2、H2合成NH3的热化学方程式为
N2(g)+3H2(g) ="==" 2NH3 (g) △H＝-90kJ·mol-1
点评：本题考查了热化学方程式的书写，注意要标明各物质的状态。本题不难。
过度排放CO2会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO2转化为可利用的
资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，
在1 L固定体积的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)
(1)从反应开始到平衡，CO2的平均反应速率v(CO2)= ；
(2)该反应的平衡常数表达式K= ；
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 （多选扣分）；
a．容器中压强不变 b．v正(H2)＝v逆(H2O)
c．混合气体中c(H2O)不变 d．c(CO2)＝c(CH3OH)
(4)下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是 （填字母）。
a．升高温度 b．将CH3OH(g)及时液化抽出
c．选择高效催化剂 d．再充入H2O(g)
正确答案
（1）0.075mol/(L·min) （2） K= [CH3OH][H2O]/[CO2][H2]3
（3）ac（漏选得1分，错选、多选不得分） （4）ab（漏选得1分，错选、多选不得分）
试题分析：（1）根据图像可知，平衡时CO2的浓度是0.25mol/L，则消耗CO2的浓度是1.00mol/L－0.25mol/L＝0.75mol/L，所以到平衡时CO2的反应速率是0.75mol/L÷10min＝0.075mol/(L·min)。
（2）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据反应的化学方程式可知，该反应的平衡常数表达式是K＝[CH3OH][H2O]/[CO2][H2]3。
（3）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，所以选项c正确。该反应是体积减小的，所以压强也是减小的，因此当压强不再发生变化时，可以说明反应已经达到平衡状态，a正确；b中反应速率的方向相反，但不满足速率之比是相应的化学计量数之比，不正确。平衡时浓度不再发生变化，但物质之间的浓度不一定相等或满足某种关系，因此选项d不正确，所以答案选ac。
（4）正方应是吸热反应，所以升高温度平衡向正反应方向移动，a正确；将CH3OH(g)及时液化抽出，相当于降低生成物浓度，平衡向正反应方向移动，b正确；催化剂不能改变平衡状态，c不正确；再充入H2O(g)，增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动，d不正确，答案选ab。
点评：本题是一道化学平衡常数与化学平衡移动以及化学反应速率计算的一道综合题，注重了对高考常考查知识的点的训练，属于中等难度的试题，有助于培养学生的逻辑推理能力，提高学生分析问题、解决问题的能力。
火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N2H4）和强氧化剂液态过氧化氢（H2O2）。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)。
又知H2O(l)＝H2O(g) ΔH＝+44kJ/mol。
（1）写出过氧化氢（H2O2）的结构式 。
（2）液态肼与液态过氧化氢反应生成液态水反应的热化学方程式为 。
（3）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) H－O－O－H
(2) N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) △H=－817.75817.75kJ/mol
(3)产物无污染
（1）过氧化氢是还与极性键和非极性键的共价化合物，结构式是H－O－O－H。
（2）0.4 mol液态肼与足量的液态H2O2反应生成氮气和水蒸气，放出256.7 kJ的热量，则1mol液态肼与足量的液态H2O2反应生成氮气和水蒸气，放出256.7kJ÷0.4＝641.75kJ。又因为生成的4mol水蒸气变成液态水有放出44kJ/mol×4mol＝176kJ，所以该反应的反应热是641.75kJ/mol＋176kJ/mol＝－817.75KJ.mol-1，则热化学方程式是NN2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(l) △H=－817.75kJ/mol。
（3）根据反应的化学方程式可知，生成物是氮气和水，对环境无污染。
（13分）已知：
① N2 (g) ＋ 2O2 (g) ＝ 2NO2 (g) △H1 =" +" 67.7kJ/mol
②N2H4 (g) ＋O2 (g) ＝ N2(g) ＋2H2O (g) △H2 = -534kJ/mol
③1/2H2 (g) ＋ 1/2F2 (g) ＝ HF (g) △H3 = -269kJ/mol
④H2 (g) ＋ 1/2O2 (g) ＝ H2O (g) △H4 = -242kJ/mol
⑤H2O(l)====H2O(g) △H5=+44kJ·mol-1
在火箭推进器中装有强还原剂肼（N2H4）和强氧化剂（H2O2），当它们混合时，即产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热。已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量。
（1）写出液态肼和足量H2O2反应的热化学方程式_______________________________。
（2）上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是________________________。
（3）16 g气态肼燃烧生成氮气和液态水时，放出的热量是________kJ。
（4根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式______________ ______________________。
（5）有人认为若用氟代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放能量更大，肼和氟反应的热化学方程式： 。
正确答案
（1）N2H4(l)+2 H2O2 (l) ="==" N2(g)+ 4 H2O (g) △H=" -" 641.625 kJ·mol-1
（2）优点是生成N2和H2O，对环境无污染
（3）放出的热量是311 kJ。
（4）2N2H4(g)+2 NO2 (g) ="==" 3N2(g)+4 H2O(g)；△H=" -" 1135.7kJ·mol-1
（5）N2H4 (g) ＋2 F2 (g) ＝ N2(g) ＋4HF (g) △H = －1126 kJ/mol
（1）考查热化学方程式的书写。0.4mol液态肼燃烧放出256.65kJ的热量，则1mol燃烧放出的热量是256.65kJ×2.5＝641.625 kJ，因此热化学方程式为N2H4(l)+2 H2O2 (l) ="==" N2(g)+ 4 H2O (g) △H=" -" 641.625 kJ·mol-1。
（2）根据燃烧产物水和氮气可知，生成物对环境没有污染。
（3）根据反应②可知16 g气态肼燃烧生成氮气和气态水时，放出的热量是
（4）②×2－①即得到2N2H4(g)+2 NO2 (g) ="==" 3N2(g)+4 H2O(g)；△H=" -" 1135.7kJ·mol-1。
（5）根据盖斯定律可知③×4＋②－④×2即得到N2H4 (g) ＋2 F2 (g) ＝ N2(g) ＋4HF (g) △H = －1126 kJ/mol。
（1）已知下列两个热化学方程式：
C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=－2220.0 kJ·mol-1
H2O（l）=H2O（g） ΔH="+44.0" kJ·mol-1
则0.5 mol丙烷燃烧生成CO2和气态水时释放的热量为___________ 。
（2）科学家已获得了极具理论研究意义的N4分子，其结构为正四面体（如下图所示），与白磷分子相似。已知断裂1molN—N键吸收193kJ热量，断裂1molN
（3）阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池总反应为：
2H2+O2=2H2O，电解质溶液为稀H2SO4溶液，电池放电时是将_________能转化为___________能。其电极反应式分别为：
负极_________________________，正极_____________________________。
正确答案
（1） 1022kJ （2） 724kJ （3）化学能转化为 电能 负 极2H2-4e-==4H+，正极 O2+4e-+4H+= 2H2O
试题分析：（1）利用盖斯定律可以推出C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=－2044.0 kJ·mol-1.（2）反应前后能量的变化为生成物键能总和减去反应物键能总和=2*941-4*193=724 （3）原电池是将化学能转变为电能两极反应为负 极2H2-4e-==4H+，正极 O2+4e-+4H+= 2H2O
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