- 化学反应与能量
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2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示.已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3(g)的△H=-99kJ•mol-1.请回答下列问题:
图中A表示______,E的大小对该反应的反应热______(填“有”或“无”)影响.该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点______(填“升高”还是“降低”),△H______(填“变大”、“变小”或“不变”).图中△H=______kJ•mol-1.
正确答案
解:因图中A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量,B为活化能,反应热可表示为A、C活化能的大小之差,活化能的大小与反应热无关;催化剂能够降低反应的活化能,不影响反应物和生成物能量高低,因1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的△H=-99kJ•mol-1,所以2molSO2(g)氧化为2molSO3的△H=-198kJ•mol-1,
则2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)△H=-198KJ•mol-1,故答案为:反应物总能量;无;降低;不变;-198.
解析
解:因图中A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量,B为活化能,反应热可表示为A、C活化能的大小之差,活化能的大小与反应热无关;催化剂能够降低反应的活化能,不影响反应物和生成物能量高低,因1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的△H=-99kJ•mol-1,所以2molSO2(g)氧化为2molSO3的△H=-198kJ•mol-1,
则2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)△H=-198KJ•mol-1,故答案为:反应物总能量;无;降低;不变;-198.
写出下列反应的热化学方程式.
4g硫粉完全燃烧生成二氧化硫气体,放出37kJ热量______.
正确答案
S(s)+O2(g)═SO2(g),△H=-296kJ/mol
解析
解:4g硫粉完全燃烧生成二氧化硫气体,放出37kJ的热量,所以32g硫粉完全燃烧生成二氧化硫气体,放出296kJ的热量,则热化学方程式为:S(s)+O2(g)═SO2(g),△H=-296kJ/mol,
故答案为:S(s)+O2(g)═SO2(g),△H=-296kJ/mol.
在一定条件下,向一个容积不变的容器中,加入3molSO2和2molO2及固体催化剂,发生反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H=-196.6kJ/mol.平衡时容器内气体压强为起始时的90%.
(1)加入3molSO2和2molO2发生反应,达到平衡时,放出的热量为______.
(2)保持温度不变,在相同的容器中,将起始物质的物质的量改为a molSO2、b molO2、c molSO3(g)(C>0),欲使平衡时SO3的体积分数为2/9,O2的体积分数为1/3,则:
①达到平衡时,(1)与(2)放出的热量______ (填序号).
A、相等 B、前者小于后者 C、前者大于后者 D、无法确定
②a、b、c必需满足的关系是(一个用a、c表示,另一个用b、c表示)______、______.
正确答案
解:(1)由题意气体压强为起使时的90%,则反应后总的物质的量为起使时的90%,平衡时总物质的量为(3mol+2mol)×90%=4.5mol,则平衡时各组成物质的量变化为:
2SO2+O2⇌2SO3 物质的量减少△n
2 1 2 1
1mol 0.5mol 1mol (3mol+2mol)-4.5mol=0.5mol
此时放出的热量为196.6KJ×=98.3KJ,
故答案为:98.3;
(2)原平衡时SO3的体积分数为=
,将起始物质的量改为amol SO2、bmol O2、cmol SO3(g)及固体催化剂,平衡时SO3的体积分数为
,则与原平衡为等效平衡,c>0,说明(2)比(1)反应的少,放热就少,故答案为:C;
(3)原平衡时SO3的体积分数为=
,将起始物质的量改为amol SO2、bmol O2、cmol SO3(g)及固体催化剂,平衡时SO3的体积分数为
,则与原平衡为等效平衡,则a+c=3 b+0.5c=2,故答案为:a+c=3; b+0.5c=2.
解析
解:(1)由题意气体压强为起使时的90%,则反应后总的物质的量为起使时的90%,平衡时总物质的量为(3mol+2mol)×90%=4.5mol,则平衡时各组成物质的量变化为:
2SO2+O2⇌2SO3 物质的量减少△n
2 1 2 1
1mol 0.5mol 1mol (3mol+2mol)-4.5mol=0.5mol
此时放出的热量为196.6KJ×=98.3KJ,
故答案为:98.3;
(2)原平衡时SO3的体积分数为=
,将起始物质的量改为amol SO2、bmol O2、cmol SO3(g)及固体催化剂,平衡时SO3的体积分数为
,则与原平衡为等效平衡,c>0,说明(2)比(1)反应的少,放热就少,故答案为:C;
(3)原平衡时SO3的体积分数为=
,将起始物质的量改为amol SO2、bmol O2、cmol SO3(g)及固体催化剂,平衡时SO3的体积分数为
,则与原平衡为等效平衡,则a+c=3 b+0.5c=2,故答案为:a+c=3; b+0.5c=2.
如图所示,△H1=-393.5kJ•mol-1,△H2=-395.4kJ•mol-1,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:由图得:①C(S,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
②C(S,金刚石)+O2(g)=CO2(g)△H=-395.4kJ•mol-1,
利用盖斯定律将①-②可得:C(S,石墨)=C(S,金刚石)△H=+1.9kJ•mol-1,则
A、依据热化学方程式 C(S,石墨)=C(S,金刚石)△H=+1.9kJ•mol-1,12g石墨的总键能比1 mol金刚石的总键能大于1.9 kJ,故A错误;
B、石墨转化为金刚石是发生的化学反应,属于化学变化,故B错误;
C、由图象可知,金刚石能量大于石墨的总能量,物质的量能量越大越不稳定,则石墨比金刚石稳定,故C错误;
D、因C(s、石墨)=C(s、金刚石)△H=+1.9kJ•mol-1,故D正确;
故选D.
对于反应:A(s)+B(g)⇌2C(g)△H=a,(a<0),在其他条件不变的情况下,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、A(s)+B(g)⇌2C(g)的正反应为气体体积增大的反应,压缩容器体积,体系压强增大,平衡逆向移动,故A错误;
B、该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,正、逆反应速率均加快,故B错误;
C、该反应为为放热反应,反应物的总能量高于生成物,故C正确;
D、由于反应物A由固体变为气体需要吸热,所以2A(g)+2B(g)⇌4C(g)△H<2a,故D错误;
故选:C.
反应 A+B→C(△H<0)分两步进行:①A+B→X (△H>0),②X→C(△H<0).下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
正确答案
解析
解:由反应 A+B→C(△H<0)分两步进行 ①A+B→X (△H>0)②X→C(△H<0)可以看出,A+B→C(△H<0)是放热反应,A和B的能量之和大于C,由①A+B→X (△H>0)可知这步反应是吸热反应,X→C(△H<0)是放热反应,故X的能量大于A+B;A+B的能量大于C;X 的能量大于C,图象B符合,
故选D.
下列对化学反应的认识正确的是( )
正确答案
解析
解:A、化学反应前后分子种类发生变化,但数目不一定变化,故A错误;
B、反应自发进行的判断依据是:△H-T△S<0,△H和△S均小于0,:△H-T△S的正负取决于温度,高温下可能不能自发进行,故B错误;
C、化学反应的实质是旧化学键的断裂同时新化学键的形成过程,所以一定有化学键的断裂和形成,故C正确;
D、反应的焓变=生成物的总焓-反应物的总焓计算,反应物的总焓大于反应产物的总焓时,△H<0,故D错误;
故选C.
下列关于反应热的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、△H<0的反应为放热反应,即当△H为“-”时,表示该反应为放热反应,故A错误;
B、燃烧热的含义:完全燃烧1mol物质生成最稳定的氧化物所放出的能量,碳的燃烧热应该是生成二氧化碳时所放出的能量,故B错误;
C、反应热取决于反应物和生成物的能量大小关系,当反应物能量大于生成物能量,反应为放热反应,反之则为吸热反应,故C错误;
D、根据盖斯定律可知化学反应的反应热只与反应体系的始态和终点状态有关,而与反应的途径无关,故D正确.
故选D.
已知通过乙醇制取氢气有如下两条路线:
a.CH3CH2OH(g)+H2O(g)═4H2(g)+2CO(g)△H=+255.6kJ•mol-1
b.CH3CH2OH(g)+O2(g)═3H2(g)+2CO(g)△H=+13.8kJ•mol-1
则下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.降低温度,该反应CH3CH2OH(g)+O2(g)═3H2(g)+2CO(g)△H=+13.8kJ•mol-1平衡逆向移动,乙醇的转化率降低,故A错误;
B.取相同质量的氢气消耗的能量,b路线低于a线路,所以b路线制氢更加有利,故B正确;
C.乙醇可通过淀粉等生物原料发酵制得,属于可再生资源,故C正确;
D.由(b-a)×2得:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ•mol-1,故D正确;
故选A.
下列变化过程中,△S<0的是( )
正确答案
解析
解:A、氯化钠溶于水中变化过程中固体溶解到水中形成溶液,熵值增大,△S>0,故A错误;
B、NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s),熵值减小,△S<0,故B正确;
C、干冰升华变化过程中固体变化为气体,熵值增大,△S>0,故C错误;
D、CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g),熵值增大,△S>0,故D错误;
故选:B.
(2015秋•海门市校级月考)下列图示与对应的叙述相符的是( )
正确答案
解析
解:A、由图象可知反应后能量降低,所以该反应是放热反应,故A错误;
B、可逆反应2A(g)+2B(g)⇌3C(g)+D(s)是正反应方向为体积减小的方向,所以增大压强平衡正移,反应物的百分含量减小,与图象不符,故C错误;
C、用0.01mol•L-1的HCl溶液滴定20mL0.01mol•L-1的NaOH溶液,开始时溶液是NaOH为碱性溶液,pH大于7,随着滴定进行,pH减小,故C错误;
D、由图象可知,pH在4左右Fe3+完全沉淀,但是铜离子不沉淀,若除去CuSO4溶液中的Fe3+,所以可向溶液中加入适量CuO至pH在4左右,故D正确.
故选D.
下列有关能量的判断或表示方法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、从C(石墨)=C(金刚石)△H=+1.9kJ•mol-1,反应吸热,说明石墨能量低于金刚石,可知石墨比金刚石更稳定,故A正确;
B、硫蒸气变化为硫固体放热,等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出热量更多,故B错误;
C、含1mol CH3COOH的溶液与含1mol NaOH的溶液混合,醋酸是弱电解质电离过程是吸热过程,反应放出热量小于57.3 kJ,故C错误;
D、2gH2完全燃烧生成液态水放出285.8kJ热量,所以4g(2mol)H2完全燃烧生成液态水放出571.6kJ热量,则氢气燃烧的热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)=2 H2O(l)△H=-571.6 kJ•mol-1,故D错误;
故选A.
N2H4是一种高效清洁的火箭燃料,0.25molN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量.则下列热化学方程式中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,其焓变是负值,故A错误;
B、0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ×4=534kJ的热量,热化学方程式为:N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534kJ•mol-1,故B正确;
C、N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出热量,其焓变是负值,故C错误;
D、0.25mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,则1mol N2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ×4=534kJ的热量,故D错误;
故选B.
利用某些有机物之间的相互转换可以贮存太阳能,如原降冰片二烯(NBD)经过太阳光照转化成为四环烷(Q).
已知:①C7H8(l)(NBD)+9O2(g)═7CO2(g)+4H2O(g);△H1;
②C7H8(l)(Q)+9O2(g)═7CO2(g)+4H2O(l);△H2;
③;△H=+88.62kJ•mol-1
下列叙述不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.反应①②属于放热反应,由③可知,等质量的Q的能量比NBD高,同时4mol水蒸气的能量比4mol液态水的能量高,因此反应②放出的热量多,焓变小,即为△H1>△H2,故A正确;
B.由反应③可知,NBD转化为Q吸热,说明等质量Q的能量比NBD的能量高,故B错误;
C.由反应③可知,等质量Q的能量比NBD的能量高,能量越低越稳定,因此NBD比Q稳定,故C正确;
D.由反应③可知,NBD转化为Q的△H>0,是吸热反应,故D正确;
故选B.
(2015秋•安徽校级月考)已知下列反应的热化学方程式:
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)═2C3H5(ONO2)3(l)△H1
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2 C(s)+O2(g)═CO2(g)△H3
则反应4C3H5(ONO2)3(l)=12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的△H为( )
正确答案
解析
解:已知:①6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)═2C3H5(ONO2)3(l)△H1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H2 ③C(s)+O2(g)═CO2(g)△H3
由盖斯定律:5×②+12×③-2×①得:4C3H5(ONO2)3(l)═12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)△H=12△H3+5△H2-2△H1;
故选A.
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