(每空2分,共6分)热化学方程式中的ΔH实际上是热力学中的一个物理量,叫做焓变,其数值和符号与反应物和生成物的总能量有关,也与反应物和生成物的键能有关。
(1)如下图Ⅰ所示表示的是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)图Ⅱ表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成氢化物时的焓变数据,根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素,试写出硒化氢在热力学标准态下,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=-25 kJ·mol-1,
②3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g);
ΔH=-47 kJ·mol-1,
③Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g);
ΔH=19 kJ·mol-1
请写出CO还原FeO的热化学方程式:
________________________________________________________________________。
工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ/mol
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为V L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应。相关数据如下:
容器编号 |
起始时各物质物质的量/mol |
达到平衡的时间/min |
达平衡时体系能量的变化/kJ |
||||
CO |
H2O |
CO2 |
H2 |
||||
① |
1 |
4 |
0 |
0 |
t1 |
放出热量:32.8 kJ |
|
② |
2 |
8 |
0 |
0 |
t2 |
放出热量:Q |
|
(1)该反应过程中,反应物分子化学键断裂时所吸收的总能量 (填“大于”、“小于”或“等于”)生成物分子化学键形成时所释放的总能量。
(2)容器①中反应达平衡时,CO的转化率为 %。
(3)下列叙述正确的是 (填字母序号)。
A、平衡时,两容器中H2的体积分数相等
B、容器②中反应达平衡状态时,Q > 65.6 kJ
C、反应开始时,两容器中反应的化学反应速率相等
D、容器①中,化学反应速率为:
(4)已知:2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) ΔH=-484 kJ/mol,写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式: 。
(5)容器①中反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 ml 、5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示) 。
某短周期元素的原子最外层电子数为次外层的2倍,其单质甲可发生如下反应:
甲 + 乙丙 + 丁 + 水。
(1)若丙为NO2。
①甲与乙反应的化学方程式为 。
②火箭常用NO2的二聚体N2O4作氧化剂,肼(N2H4)作燃料,已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H =-67.7kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H =-534.0kJ·mol-1
2NO2(g)N2O4(g) △H =-52.7kJ·mol-1
试写出气态肼(N2H4)在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式:
___________________________________________________。
③肼又称联氨,广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池。肼燃料电池原理如右图所示,右边电极为 (填“正极”、“负极”),左边电极上发生的电极反应式为 。
(2)若丙为SO2。
①把乙滴入硫酸铜晶体中,观察到的现象是 。
②SO2气体有毒,多余的SO2气体常用足量的NaOH溶液吸收,写出吸收液中离子浓度由大到小的顺序: 。
③在氧化还原反应的过程中,氧化反应和还原反应同时发生,有关反应:
SO2-2e-+2H2O = SO42-+4H+反应的说法错误的是 。
A.该反应为氧化反应 |
B.上述反应中若转移电子物质的量为0.05mol,则生成溶液的PH值为1 |
C.Fe2(SO4)3、品红两种溶液都能使上述反应进行 |
D.通入Cl2会降低SO2的漂白作用 |
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的ΔH=—99kJ·mol—1.请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示 、 ,E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? ,理由是 ;
(2)图中△H= KJ·mol—1;
(3)V2O5的催化循环机理可能为:V2O5氧化SO2时,自身被还原为四价钒化合物;四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式 ;
(4)如果反应速率υ(SO2)为0.05 mol·L—1·min—1,则υ(O2)= mol·L—1·min—1、
υ(SO3)= mol·L—1·min—1;
(5)已知单质硫的燃烧热为296 KJ·mol—1,计算由S(s)生成3 molSO3(g)的△H (要求计算过程)。
(6)甲烷燃料电池(KOH作电解质溶液)
负极反应方程式是:
正极反应方程式是:
总反应方程式是:
(7)常温下,设pH 均为5的H2SO4和A12(SO4)3溶液中由水电离出的c(H+)分别为c1、c2,则c1:c2= 。
(8)浓度为0.5 mol/L的盐酸与等浓度的氨水溶液反应,使溶液呈中性,则混合前体积V酸________V碱(填“大于”、“小于”或“等于”)
(9)取10 mL溶液0.5 mol/L的盐酸,加水稀释到500 mL,则此时溶液中由水电离出的c(H+)=________。
(12分)甲醇作为新型汽车动力燃料,工业上可由CO和H2合成。该反应的热化学方程式:
该反应的原料CO和H2本身可作为燃料,它们的热化学方程式为:
某些化学键的键能数据如下表
请回答下列问题:
(1)反应③中的ΔH3=________kJ/mol
(2) CH3OH燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为
,该反应的焓变=________kJ/mol (用含a、b的式子表示);
(3) 若降低温度,反应①的化学平衡常数K值将________ (填“增大”、“减小”或“不变”);
(4) 甲醇一空气电池是一种髙效、低污染质子交换腆燃料电池,电池总反应为。甲醉在催化剂作用下提供质子和电子。右图为该电池的示意图,则电极d上发生的电极反应式为________________。
能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。(注:“原子经济性”是指,在化学品合成过程中,合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中)
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇
反应I: CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
反应II: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
上述反应符合“原子经济”原则的是: (填“I”或“Ⅱ”)。
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH =-1275.6 kJ·mol-1
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH =-566.0 kJ·mol-1
③ H2O(g) = H2O(l) ΔH =-44.0 kJ·mol-1
请写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式
__________________________________________________
(3)甲醇—空气燃料电池,电解质溶液是:20%~30%的KOH溶液。请写出甲醇—空气燃料电池放电时正极的电极反应式。
。
(4)下图是一个电化学过程示意图。
①锌片上发生的电极反应式为 。
②假设使用甲醇—空气燃料电池作为本过程中的电源,铜片的质量变化96g,则燃料电池理论上需要 mol甲醇。
CuSO4溶液是中学化学及工农业生产中常见的一种试剂。
(1)某同学配制CuSO4溶液时,向盛有一定量硫酸铜晶体的烧杯中加入适量的蒸馏水,并不断搅拌,结果得到悬浊液。他认为是固体没有完全溶解,于是对悬浊液加热,结果发现浑浊更明显了,随后,他向烧杯中加入了一定量的 溶液,得到了澄清的CuSO4溶液。
(2)该同学利用制得的CuSO4溶液,进行以下实验探究。
①图一是根据反应Zn + CuSO4== Cu + ZnSO4设计成的锌铜原电池。Cu极的电极反应式是 ,盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液,电池工作时K+向 移动(填“甲”或“乙”)。
②图二中,Ⅰ是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图,该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜,则b处通入的是 (填“CH4”或“O2”),a处电极上发生的电极反应式是 ;当铜电极的质量减轻3.2g,则消耗的CH4在标准状况下的体积为 L。
(3)反应一段时间后,燃料电池的电解质溶液完全转化为K2CO3溶液,以下关系正确的是 。
A.c(K+)+c(H+)=c(HCO3-)+ c(CO32-)+c(OH-) |
B.c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3) |
C.c(K+)>c(CO32-)>c(H+)>c(OH-) |
D.c(K+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-) |
E.c(K+)= 2c(CO32-)+ c(HCO3-)+c(H2CO3)
甲醇是一种新型的汽车动力燃料,工业上可通过CO和H2化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为: CO (g) + 2H2(g) CH3OH (g) △H 1 (反应1)
该反应的原料CO和H2本身都可作为燃料提供动力,已知这两种物质燃烧的热化学方程式为:
△H2=-283 kJ·mol-1 (反应2)
△H3=-242 kJ·mol-1 (反应3)
某些化学键的键能数据如下表:
化学键 |
C-C |
C-H |
H-H |
C-O |
CO |
H-O |
键能/kJ·mol-1 |
348 |
413 |
436 |
358 |
1072 |
463 |
请回答下列问题:
(1)反应1的焓变△H1= 。
(2)CH3OH (g)燃烧生成CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式为:
CH3OH(g)+O2(g) ="=" CO2(g)+2H2O(g) △H4 该反应的焓变△H4= 。
(3)反应1的平衡常数表达式为 。
为提高甲醇的产率,可以采取的措施有 (写出2点)。既能提高产率,又能提高反应速率的措施是 。
(4)甲醇-空气燃料电池(DMFC)是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池,该燃料电池的电池反应式为:CH3OH(l)+O2(g) ="=" CO2(g)+2H2O(l)。其工作原理示意图如下:
①在上图的横线上标出a、b、c、d四个出入口通入或排出的物质名称(或化学式)
②负极的电极反应式为 。
(1)有科学家提出“绿色自由”的构想:将CO2变为燃料或有机化学品。其构想分成3个步骤:
① 利用浓碳酸钾溶液吸收空气中的CO2;
② 将第①步吸收液电解产生H2和O2,同时分离出CO2;
③ 将第②步产生的H2和CO2在一定条件下转化成CH4和水蒸气。
已知:H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l) △H1=" —285.8" kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2=" —889.6" kJ/mol
H2O(l)=H2O(g) △H3=" +44.0" kJ/mol
第③步反应的热化学方程式为 。
(2)使用合适的催化剂和电极材料,以N2、H2为原料,以HCl-NH4Cl为电解质溶液构成新型燃料电池,同时达到固氮作用。该电池的正极反应式为 ,溶液中H+向 极移动(选择填写“正”或“负”)。
(3)某催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3,当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1:2时,其催化活性最高。以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量炭粉,发生如下反应:
2Fe2O3+C4FeO+CO2。为制得这种活性最高的催化剂,应向480 g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量为_____g。
(4)在T℃时,向2L固定体积的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B,发生如下反应:
2A(g) + B(g) C(g) + D(g) △H =" Q" kJ·mol-1
当反应达到平衡时,A的转化率为50﹪。
(ⅰ)在一定条件下,反应可以自发向右进行,可知Q __________0 (填“﹤”、“﹥”或“﹦”)。
(ⅱ)维持温度不变,若向该容器中加入的物质及量如下,使起始时v(正)>v(逆)且达到平衡时C的百分含量为20﹪。下列符合要求的是
A.2 mol A、1 mol B B.1 mol He、3 mol A、1.5 mol B、0.5molC、0.5mol D
C.2 mol C、2 mol D D.2 molA、1mol B、1 mol C、1 mol D
(15分)生物质资源是一种污染小的可再生能源。生物质的主要转化途径及主要产物如下图。
(1)下列有关说法正确的是 。
a.生物质能,本质上能量来源于太阳能
b.由纤维素水解获得的乙醇作燃料是利用了生物质能
c.生物质裂解获得的汽油、柴油等属于纯净物
d.由植物秸杆等厌氧发酵获得的沼气,主要成分是甲烷
(2)由生物质能获得的CO和H2,可以合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质。当两者1∶1催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是 。
a.汽油 b.甲醇 c.甲醛 d.乙酸
(3)甲醇是一种重要的化工原料,工业上合成甲醇的反应:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H= -90.8kJ·mol-1。
若在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器 |
甲 |
乙 |
丙 |
反应物投入量 |
1molCO 、2molH2 |
1mol CH3OH |
2molCO、4molH2 |
CH3OH的浓度(mol/L) |
c1 |
c2 |
c3 |
反应的能量变化 |
放出Q1 kJ |
吸收Q2 kJ |
放出Q3 kJ |
平衡常数 |
K1 |
K2 |
K3 |
反应物转化率 |
α1 |
α 2 |
α3 |
下列说法正确的是 。
a. c1=c2 b. 2Q1=Q3 c. K1=K3 d. α2+ α3< 100%
(4)在一定温度和压强下,CO和H2催化合成二甲醚的反应为:
3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)
①若一体积可变的密闭容器中充入3 mol H2、3 mol CO、1 mol CH3OCH3、1 mol CO2,经一定时间达到平衡,并测得平衡时混合气体密度是同温同压下起始时的1.6倍。则:①反应开始时正、逆反应速率的大小:v(正)____v(逆)(填“ >”、“ < ”或“=”),理由是
。平衡时n(CH3OCH3)= mol。
②下图为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。
b电极是 极;a电极的反应式为 。
已知热化学方程式H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol,
(1)实验室用0.25 L 0.10mol/L的一元强酸和强碱中和,若中和后溶液体积为0.5 L,中和后的溶液的比热容为4.2×10-3kJ/(g·℃),且密度为1.0g/mL,则溶液温度升高____________℃。
(2)将V1mL 1.0mol/L HCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如下图所示(实验中始终保持V1+V2=50mL)。下列叙述正确的是( )
A.做该实验时环境温度为22℃
B.该实验表明化学能可能转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为1.0mol/L
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
(3)关于用水制取二级能源氢气,以下研究方向不正确的是( )
A.组成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研究在不分解的情况下,使氢气成为二级能源
B.设法将太阳能聚焦产生高温,使水分解产生氢气
C.寻找催化剂使水分解,同时释放能量
D.寻找特殊化学物质用于开发廉价能源,以分解水取得能源
(4)在高温下一氧化碳可将二氧化硫还原为单质硫。
①C(s)+O2(g)===CO2(g)ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
②CO2(g)+C(s)===2CO(g)ΔH2=+172.5 kJ·mol-1
③S(s)+O2(g)===SO2(g)ΔH3=-296.0 kJ·mol-1
请写出CO与SO2反应的热化学方程式: 。
试题篮
()