- 燃烧热能源
- 共3839题
(10分)试回答下列各问题:
(1)如图Ⅰ所示是1 mol NO2和CO反应生成 CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式: 。
(2)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。
①已知:H2(g)+Cl2(g) ="==" 2HCl(g) ΔH="-185" kJ/mol;
键能ΔH298(H—H)="436" kJ/mol,ΔH298(Cl—Cl)="247" kJ/mol,则ΔH298(H—Cl)= 。
②图Ⅱ表示氧族元素中的氧、硫、硒(Se)、碲生成氢化物时的焓变数据,根据这组焓变数据可确定a、b、c、d分别代表的元素,试写出硒化氢发生分解反应的热化学方程式: 。
(3)已知: ①Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH="-a" kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH="-b" kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g) 3FeO(s)+CO2(g) ΔH="+ckJ/mol"
则FeO(s) +CO(g) Fe(s)+CO2(g) ΔH=- 。
正确答案
(1)NO2(g)+CO(g) ="==" NO(g)+CO2(g) ΔH="-234" kJ/mol
(2)①434 kJ/mol。②H2Se(g) ="==" Se(s)+H2(g) ΔH="-81" kJ/mol
(3)ΔH= -1/6(3a-b+2c)kJ/mol
(1)根据图Ⅰ可知反应物的总能量高于生成物的总能量,是放热反应,放出的热量是368kJ/-134 kJ=234 kJ,所以热化学方程式为NO2(g)+CO(g) ="==" NO(g)+CO2(g) ΔH="-234" kJ/mol。
(2)②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ΔH="=436" kJ/mol+247 kJ/mo-2X=-185 kJ/mo,解得X=434 kJ/mol。
①非金属性越强,和氢气化合越剧烈,放出的热量就越多。所以a、b、c、d分别代表的元素是碲、硒(Se) 、硫、氧。生成硒化氢的反应是吸热反应,则逆反应就是放热反应,所以硒化氢发生分解反应的热化学方程H2Se(g) ="==" Se(s)+H2(g) ΔH="-81" kJ/mol。
(3)根据盖斯定律可知,①×3-②-③×2即得到6FeO(s) +6CO(g) 6Fe(s)+6CO2(g),所以反应热为ΔH= -(3a-b+2c)kJ/mol。
请用适当的化学用语填空。
(1)Na2CO3水解的离子方程式: ;
(2)H2S电离方程式: ;
(3)AlCl3水解的离子方程式: ;
(4)在25℃、101 kPa下,l g甲烷完全燃烧生成CO2和液态水时放热55.6 kJ热量,写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式: ;
(5)碱性氢氧燃料电池的两极电极方程式
负极: ;
正极: 。
(6)写出NaHCO3溶液中的离子浓度关系
c(H+)+c(Na+)= ;
c(Na+)= 。
正确答案
(1) CO32- + H2O OH- + HCO3-
(2)H2S H+ + HS-
(3)Al3+ + 3H2OAl(OH)3 ↓+3H+
(4)CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH=-889.6 kJ/mol
(5)2H2 – 4e- + 4OH- = 4H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
(6)c(Na+)+c(H+)= c(OH-)+2c(CO32-)+c(HCO3-) c(Na+)= c(HCO3-)+ c(CO32-)+ c(H2CO3)
试题分析:(1)Na2CO3水解就是弱离子CO32-水解,CO32- + H2O OH- + HCO3-
(2)H2S是弱酸,分步电离,以第一步为主H2S H+ + HS-
(3)AlCl3水解就是弱离子Al3+水解:Al3+ + 3H2OAl(OH)3 ↓+3H+;
(4)甲烷燃烧热的热化学方程式必须写出的是1mol甲烷燃烧的热化学方程式:CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ΔH=-889.6 kJ/mol
(5)碱性氢氧燃料电池的两极电极方程式分别是:负极:2H2 – 4e- + 4OH- = 4H2O 正极: O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
(6)列电荷守恒的式子,c(H+)+c(Na+)= c(OH-)+2c(CO32-)+c(HCO3-);物料守恒的式子c(Na+)= c(HCO3-)+ c(CO32-)+ c(H2CO3)。
(8分)甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料,广泛应用于化工生产,也可以直接用做燃料。
已知:CH3OH(1) + O2(g) =" CO(g)" + 2H2O(g) △H = -443.64 kJ·mol-1
2CO (g) + O2(g) = 2CO2(g) △H =-566.0 kJ·mol-1
(1)试写出2molCH3OH(1)在氧气中完全燃烧生成CO2和H2O(g)的热化学方程式:
(2)科研人员新近开发出一种由甲醇和氧气以强碱做电解质溶液的新型手机电池,可使手机连续使用一个月才充一次电,据此回答下列问题:
甲醇在 极反应;O2一极发生的电极反应方程式为
(3)若用该电池在某金属表面镀铜,若待镀金属的质量增加了6.4g,则至少消耗甲醇的质量为 g。
正确答案
(1) 2CH3OH(1) +3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g);△H =-1453.28kJ·mol-1
(2)负 极;电极反应方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-
(3) 1.07 g。
CH3OH(1) + O2(g) =" CO(g)" + 2H2O(g) △H1= -443.64 kJ·mol-1
2CO (g) + O2(g) = 2CO2(g) △H 2=-566.0 kJ·mol-1
2CH3OH(1) +3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g);△H =2△H1-△H 2=-1453.28kJ·mol-1
还原剂做负极,氧化剂做正极,O2+4e-+2H2O=4OH-
铜的物质的量为0.1mol , 至少消耗甲醇的质量为1.07g
已知1molCaCO3分解需要吸收178kJ 热量,1mol焦炭完全燃烧放出393.5kJ ,试回答下列问题
(1)写出碳酸钙分解的热化学反应方程式
(2)试计算如果0.5t CaCO3煅烧成CaO(s),在理论上要用焦炭多少千克
正确答案
(5分)(1)CaCO3(s)=" CaO(s)+" CO2(g),△H="+178kJ/mol" (2)27.14kg
试题分析:(1)1molCaCO3分解需要吸收178kJ 热量,则该反应的热化学方程式是CaCO3(s)= CaO(s)+CO2(g),△H=+178kJ/mol。
(2)0.5t CaCO3的物质的量是500000g÷100g/mol=5000mol
实验需要吸收的能量是5000mol×178kJ/mol=890000kJ
因此理论上要用焦炭的物质的量是890000÷393.5=2261.8mol
质量是2261.8mol×12g/mol=27141g=27.14kg
点评:该题是基础性试题的考查,也是高考中的常见题型和考点。试题基础性强,侧重对学生基础性知识的巩固与训练,有利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,也有助于培养学生的规范答题能力。
(12分)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)写出该反应的热化学方程式__________________________________________。
(2)已知H2O(l)====H2O(g);△H=+44kJ·mol-1,则16 g液态肼燃烧生成氮气和液态水时,放出的热量是________kJ。
(3)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________________________。
(4)已知N2(g)+2O2(g)="===2" NO2(g);△H="+67.7" kJ·mol-1, N2H4(g)+O2(g)="==" N2(g)+2H2O (g);△H=—534 kJ·mol-1,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_____________________。
正确答案
略
(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
写出该反应的热化学方程式:________________。
(2)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:
(ⅰ)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH1=-90.1 kJ·mol-1
(ⅱ)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-49.0 kJ·mol-1
水煤气变换反应:
(ⅲ)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应:
(ⅳ)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH4=-24.5 kJ·mol-1
由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_______________。
根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_________________。
正确答案
(1)N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+183 kJ/mol;
(2)2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-204.7 kJ/mol
一是使平衡向右移动,从而提高二甲醚的产率;二是使反应物浓度增大,有利于提高反应速率。
(1)ΔH=945 kJ/mol+498 kJ/mol-2×630 kJ/mol=+183 kJ/mol;
(2)CO与H2反应直接得到二甲醚的反应方程式为2CO+4H2―→H2O+CH3OCH3,由2×(ⅰ)+(ⅳ)即可得到此反应的热化学方程式:2CO(g)+4H2(g)=H2O(g)+CH3OCH3(g) ΔH=-204.7 kJ·mol-1。增大压强对本反应的影响表现在两个方面:一是使平衡向右移动,从而提高二甲醚的产率;二是使反应物浓度增大,有利于提高反应速率。
(1)在25℃、101kPa下,16g甲烷燃烧生成CO2和液态水时放热889.6kJ。则表示甲烷燃烧的热化学方程式为_________________________________________________。
(2) 下列说法正确的是(填序号)__ __:(漏选得1分,错选、多选得0分)
离平衡;
E. 除去溶液中的Mg2+,用OH-沉淀Mg2+比用CO32-效果好,说明Mg(OH)2的溶解度比
MgCO3的大;
正确答案
(1)CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) △H=—889.6kJ/mol
(2)ABD
试题分析:(1)16g甲烷的物质的量为1mol,因此甲烷燃烧的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) △H=—889.6kJ/mol
(2)C、电解饱和食盐水,阳极发生的反应为:Cl--2e-=Cl2.
E、Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小,可以降低Mg2+的消耗。因此答案为ABD。
点评:对热化学方程式的书写,是高考的必考内容,书写时应特别注意与普通化学方程式的区别。而电解质溶液,则需考虑弱电解质的电离与水解。
已知下列反应的平衡常数:
(1)HCNH+ + CN-, K(1)Θ =" 4.9" ×10-10
(2)NH3 + H2O NH4+ + OH-, K(2)Θ =" 1.8" ×10-5
(3)H2OH+ + OH-, KwΘ =" 1.0" ×10-14算出NH3 + HCN
NH4+ + CN-, 反应平衡常数的K值是_________________
正确答案
KΘ= K(1)Θ´K(2)Θ / KwΘ= 0.88
根据盖斯定律可知,(1)+(2)-(3)即得到NH3 + HCN NH4+ + CN-,所以该反应的平衡常数K= K(1)Θ´K(2)Θ / KwΘ= 0.88。
(11分)以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点,下面为CO2加氢制取低碳醇的热力学数据:
反应I: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H = —49.0 kJ·mol-1
反应II:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) △H =" —173.6" kJ·mol-1
(1)写出由CH3CH2OH+_____2CH3OH的热化学方程式为:__________________。
(2)在一定条件下,对于反应I:在体积恒定的密闭容器中,达到平衡的标志是__ (填字母)
a.CO2和CH3OH 浓度相等 b.H2O的百分含量保持不变
c.H2的平均反应速率为0 d.v正(CO2)=3v逆(H2)
e.混合气体的密度不再发生改变
f. 混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
如果平衡常数K值变大,该反应 (填字母)
a.一定向正反应方向移动 b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小
c.一定向逆反应方向移动 d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
其他条件恒定,如果想提高CO2的反应速率,可以采取的反应条件是 (填字母) ,
达到平衡后,想提高H2转化率的是_______________(填字母)
a、降低温度 b、补充H2 c、移去甲醇 d、加入催化剂
(3)在密闭容器中,对于反应II中,研究员以生产乙醇为研究对象,在5MPa、m= n(H2)/n(CO2)=3时,测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数(y%)如图所示,则表示CH3CH2OH体积分数曲线的是 ;表示CO2的体积分数曲线的是 。
(4)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。上图是反应:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) 中NO的浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线,若催化剂的表面积S1>S2 ,在上图中画出NO的浓度在T1、S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线,并注明条件。
正确答案
(1)CH3CH2OH(g)+H2O(g)= 2CH3OH(g) H = +75.6 kJ·mol-1
(2)bcf ,ad ,bd ac
(3) I III (2分)
(4)
试题分析:(1)I×2-II得CH3CH2OH(g)+H2O(g)= 2CH3OH(g) ΔH = +75.6 kJ·mol-1
(2)不能用反应达平衡时物质浓度之间的关系来判断达平衡,a错误,可逆反应达平衡时为动态平衡,速率不为0,c错误,CO2与H2的计量系数之比为1:3,所以v正(CO2)=3v逆(H2)正逆反应速率不等,d错误。所以bef可以判断达平衡的标志。I反应为放热反应,K增大,说明降温,平衡正向移动,因此选ad。想提高CO2的反应速率,可以升高温度,增大压强,增加浓度,使用催化剂,因此选bd。提高H2转化率,平衡要正向移动,因此选ac。
(3)反应II为放热反应,随着温度升高,乙醇的体积分数应该减小,根据反应可知CO2和H2即使完全转化,乙醇的体积分数最大也只有25%,所以曲线I是表示乙醇体积分数。随着温度升高,CO2的体积分数应该增大,CO2最大的体积分数不能超过25%,所以曲线III是表示CO2体积分数。
(4)催化剂表面变小,催化效果变差,速率减慢,但是催化剂不能改变平衡,所以T1的温度下达平衡,NO的浓度不变,但是达平衡的时间增加,所以变化曲线如图。
(8分)已知下列两个热化学方程式:
2H2(g)+O2(g) ===2H2O(l) △H=-571.6 kJ•mol-1
C3H8(g)+5O2(g) ===3CO2(g)+4 H2O(l) △H=-2 220 kJ•mol-1
试回答下列问题:
(1)H2的燃烧热为______________,当C3H8完全燃烧生成1mol水的反应热为______________。
(2)1mol H2和2mol C3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为____________。
(3)现有H2和C3H8的混合气体5 mol,完全燃烧时放出热量3847 kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比为____________。
正确答案
(8分)(1)285.8 kJ•mol-1 -555 kJ•mol-1 (2)4725.8 kJ (3)3:1
考查反应热的有关计算。
(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,所以根据热化学方程式可知,氢气的燃烧热是571.6 kJ•mol-1÷2=285.8 kJ•mol-1;根据热化学方程式可知,1mol丙烷完全燃烧生成4mol液态水时放热是2 220 kJ,所以当C3H8完全燃烧生成1mol水的反应热为-2 220 kJ•mol-1÷4=-555 kJ•mol-1。
(2)根据热化学方程式可知,1mol H2完全燃烧放出的热量是285.8 kJ。而1mol丙烷完全燃烧生成4mol液态水时放热是2 220 kJ,所以2mol丙烷完全燃烧放热是2 220 kJ×2=4440kJ,因此1mol H2和2mol C3H8组成的混合气体完全燃烧放出的热量为285.8 kJ+4440kJ=4725.8 kJ。
(3)设混合气体中H2和C3H8的物质的量分别是x和y,则x+y=5mol。根据热化学方程式可知285.8 kJ•mol-1×x+2 220 kJ•mol-1×y=3847 kJ,解得x=3.75mol,y=1.25mol,所以混合气体中H2和C3H8的体积比为3︰1。
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