化學反應中既有物質(zhì)變化,又有能量變化,釋放或吸收熱量是化學反應中能量變化的主要形式之一。已知C(石墨)、H2(g)燃燒的熱化學方程式分別為:
① C(石墨)+O2(g)=CO(g) ="-111.0" KJ·mol-1
② H2(g)+ O2(g) =H20(g) ="-242.0" kJ·mol-1
③ C(石墨)+O2(g)=CO2(g) ="-394.0" kJ·mol-1
請解答下列問題:
(1)化學反應中有能量變化的本質(zhì)原因是反應過程中有 的斷裂和形成。上述三個反應都是 (填“吸熱”或“放熱”)反應。
(2)在熱化學方程式中,需要標明反應物及生成物的狀態(tài)的原因是 ;在①中,02的化學計量數(shù)“1/2”是表示 (填字母)。
a.分子個數(shù) b.物質(zhì)的量 c.氣體的體積
(3)反應2H20(g)=2H2(g)+02(g)的= KJ·mol-1。
(4)若C(金剛石)+02(g)=C02(g)的="-395.0" kJ·mol-1,則穩(wěn)定性:金剛石 (填“>”、“<”或“=”)石墨。
(5)已知形成H20(g)中的2 mol H-O鍵能放出926.0 kJ的能量,形成1 mol 02(g)中的共價鍵能放出498.0 kJ的能量,則斷裂1 mol H2(g)中的H-H鍵需要的能量 KJ。
(6)工業(yè)制氫氣的一個重要途徑是用CO(g)與H2O(g)反應生成C02(g)和H2(g),則該反應的熱化學方程式是 。
(1)化學鍵 放熱
(2)反應熱與反應物及生成物的狀態(tài)等因素有關(合理答案均可) b
(3)484.0 (4)< (5)435.0
(6)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ·mol-1
解析試題分析:(2)物質(zhì)狀態(tài)不同所含有的能量不同,狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)化伴隨著能量的變化,所以熱化學方程式中必須表明物質(zhì)的狀態(tài);(3)該反應的是反應②的2倍的相反數(shù)(由方程式判斷);熱化學方程式中的計量數(shù)均指物質(zhì)的量,沒有微觀的含義;(4)物質(zhì)含有的能量越多,穩(wěn)定性越差,金剛石生成石墨放出能量,得出金剛石含有能量高,穩(wěn)定性差;
(5)斷裂1 mol H2(g)中的H-H鍵需要的能量=926.0-498.0÷2- 242.0 ="435.0" KJ;
(6)反應③-①-②得到CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ·mol-1
考點:考查反應熱有關問題。
科目:高中化學 來源: 題型:填空題
2013年初,霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中,汽車尾氣和燃煤尾氣是造成霧霾天氣的原因之一。
(1)汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應時,c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線,如圖所示。
據(jù)此判斷:
①該反應是 反應(填“放熱”或“吸熱”)。
②在T2溫度下,0~2 s內(nèi)的平均反應速率v(N2)= 。
③當固體催化劑的質(zhì)量一定時,增大其表面積可提高化學反應速率。若催化劑的表面積S1>S2,在上圖中畫出c(CO2)在T1、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線。
④若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是 (填代號)。
(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題。
①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH="-867" kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g) ΔH="-56.9" kJ/mol
寫出CH4(g)催化還原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的熱化學方程式: 。
②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達到低碳排放的目的。如圖是通過人工光合作用,以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。催化劑b表面發(fā)生的電極反應式為 。
③常溫下,0.1 mol/L的HCOONa溶液pH為10,則HCOO-平衡常數(shù)Kh= 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應用前景。
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應合成甲醇:
反應Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反應Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①上述反應符合“原子經(jīng)濟”原則的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列數(shù)據(jù)是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)。
溫度 | 250 ℃ | 300 ℃ | 350 ℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
污染與環(huán)境保護已經(jīng)成為現(xiàn)在我國最熱門的一個課題,污染分為空氣污染,水污染,土壤污染等。
(1)為了減少空氣中SO2的排放,常采取的措施有:
①將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料。
已知:H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH1=-241.8 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO(g) ΔH2=-110.5 kJ·mol-1
寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式: 。
該反應的平衡常數(shù)表達式為K= 。
②洗滌含SO2的煙氣。以下物質(zhì)可作洗滌劑的是 (選填序號)。
a.Ca(OH)2 b.CaCl2 c.Na2CO3 d.NaHSO3
(2)為了減少空氣中的CO2,目前捕碳技術在降低溫室氣體排放中具有重要的作用,捕碳劑常用(NH4)2CO3,反應為:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq) ΔH3為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響,在某溫度T1下,將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中,并充入一定量的CO2氣體(用氮氣作為稀釋劑),在t時刻,測得容器中CO2氣體的濃度。然后分別在溫度為T2、T3、T4、T5下,保持其他初始實驗條件不變,重復上述實驗,經(jīng)過相同時間測得CO2氣體濃度,其關系如圖,則:
①ΔH3 0(填“>”、“=”或“<”)。
②在T4~T5這個溫度區(qū)間,容器內(nèi)CO2氣體濃度變化趨勢的原因是: 。
(3)催化反硝化法和電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。
①催化反硝化法中,用H2將NO3-還原為N2,一段時間后,溶液的堿性明顯增強。則反應離子方程式為: 。
②電化學降解NO3-的原理如圖,電源正極為: (選填填“A”或“B”),陰極反應式為: 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
甲醇可作為燃料電池的原料。通過下列反應可以制備甲醇:CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H=-90.8 kJ·mol-1 在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2,CO 的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度(T)、壓強(P)的變化如圖所示,當達到平衡狀態(tài)A 時,容器的體積為20 L。
(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式為 。
(2)如反應開始時仍充入10mol CO 和20mol H2,則在平衡狀態(tài)B時容器的體積V(B)= L。
(3)關于反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學平衡狀態(tài)時的描述正確的是 (填字母)。
A.CO的含量保持不變 B.容器中CH3OH濃度與CO濃度相等
C.2V正(CH3OH)=V正(H2)D.容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
(4)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),按照相同的物質(zhì)的量 投料,測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關系如圖所示。下列說法正確的是 。
A.溫度:T1 < T2 <T3
B.正反應速率:ν(a)>ν(c); ν(b)>ν(d)
C.平衡常數(shù): K(a) ="K(c)" ; K(b) >K(d)
D.平均摩爾質(zhì)量:M(a)<M(c); M(b)>M(d)
(5)已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=" +" 41.3 kJ·mol-1,試寫出由
CO2和H2制取甲醇的熱化學方程式 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
空氣質(zhì)量與我們的健康息息相關,目前我國通過監(jiān)測6項污染物的質(zhì)量濃度來計算空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI),SO2、NO2和CO是其中3項中的污染物。
(1)上述3種氣體直接排入空氣后會引起酸雨的氣體有 (填化學式)。
(2)早期人們曾經(jīng)使用鉛室法生產(chǎn)硫酸,其主要反應為:
SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)
①若已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=a kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=b kJ·mol-1
則SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH= kJ·mol-1。
②一定溫度下,向固定體積為2 L的密閉容器中充入SO2和NO2各1 mol,發(fā)生反應:SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)。下列事實中不能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是 (選填序號)。
a.體系壓強保持不變 b.混合氣體的顏色保持不變
c.NO的物質(zhì)的量保持不變 d.每生成1 mol SO3的同時消耗1 mol NO2
③測得②中反應5 min末到達平衡,此時容器中NO與NO2的體積比為3︰1,則這段時間內(nèi)SO2的反應速率υ(SO2)= ,此反應在該溫度下的平衡常數(shù)K= 。
(3)甲醇日趨成為重要的有機燃料,通常利用CO和H2合成甲醇,其反應的化學方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。今在一容積可變的密閉容器中,充有10 mol CO和20 mol H2,用于合成甲醇。CO的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)、壓強(P)的關系如圖所示:
①上述合成甲醇的反應為 反應(填“放熱”或“吸熱”)。
②A、B、C三點的平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關系為 。
③若將達到平衡狀態(tài)A時生成的甲醇用于構(gòu)成甲醇一氧氣燃料電池,電解質(zhì)溶液為KOH濃溶液,則該電池工作時正極的電極反應式為 ,理論上通過外電路的電子最多為 mol。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體,可作為一種新型能源,由合成氣(組成為H2、CO、和少量CO2)直接制備二甲醚,其中主要過程包括以下四個反應(均為可逆反應):
①CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(g) △H1=—90.1 kJ·mol-1
②CO2(g)+ 3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g) △H2=—49.0 kJ·mol-1
水煤氣變換反應③CO(g) + H2O (g)=CO2(g)+H2(g) △H3=—41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反應④2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=—24.5 kJ·mol-1
(1)由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學方程式為 。
(2)一定溫度下,在恒容密閉容器中進行反應①,下列描述能說明反應到達平衡狀態(tài)的是 。
a.容器中氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變
b.容器中氣體密度保持不變
c.CH3OH(g)濃度保持不變
d.CH3OH(g)的消耗速率等于H2 (g)的消耗速率
(3)一定溫度下,將8mol CH3OH(g)充入5L密閉容器中進行反應④,一段時間后到達平衡狀態(tài),反應過程中共放出49kJ熱量,則CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為 ,該溫度下,平衡常數(shù)K= ;該溫度下,向容器中再充入2mol CH3OH(g),對再次達到的平衡狀態(tài)的判斷正確的是 。
a.CH3OH(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小
b.CH3OCH3 (g)的體積分數(shù)增大
c.H2O(g)濃度為0.5mol·L-1
d.容器中的壓強變?yōu)樵瓉淼?.25倍
(4)二甲醚—氧氣燃料電池具有啟動快,效率高等優(yōu)點,其能量密度高于甲醇燃料電池,若電解質(zhì)為酸性,二甲醚—氧氣燃料電池的負極反應為 ;消耗2.8L(標準狀況)氧氣時,理論上流經(jīng)外電路的電子 mol
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
氫氣是一種新型的綠色能源,又是一種重要的化工原料。
(1)氫氣燃燒熱值高。實驗測得,在常溫常壓下,1 g H2完全燃燒生成液態(tài)水,放出142.9 kJ熱量。則H2燃燒熱的化學方程式為 。
(2)氫氣是合成氨的重要原料,合成氨反應的熱化方程式如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g);ΔH=-92.4 kJ/mol
①當合成氨反應達到平衡后,改變某一外界條件(不改變N2、H2和NH3的量),反應速率與時間的關系如下圖所示。圖中t1時引起平衡移動的條件可能是 其中表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段時間是
②溫度為T ℃時,將2 a mol H2和a mol N2放入0.5 L密閉容器中,充分反應后測得N2的轉(zhuǎn)化率為50%。則反應的平衡常數(shù)為
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
以丙烷為燃料制作新型燃料電池,電池的正極通入O2和CO2,負極通入丙烷,電解質(zhì)是熔融碳酸鹽,電池總反應方程式為:C3H8 +5O2 = 3CO2+ 4H2O。
(1)已知: 2C3H8(g) + 7O2(g) =" 6CO(g)" + 8H2O(l) ?H1
C(s) + O2(g) = CO2 (g) ?H2
2C(s) + O2(g) = 2CO(g) ?H3
則C3H8(g) +5O2((g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) ?H= (用?H1、?H2、?H3表示)
(2)寫出該電池正極的電極反應式: ,電池工作時CO32-移向 ;用該電池電解1000 mL 1mol/L的AgNO3溶液,此電解池的反應方程式為 ;當電池消耗0.005 mol C3H8時,被電解溶液的pH為 (溶液體積變化忽略不計)。
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