利用化学反应原理研究生产、生活中的实际问题具有十分重要的意义:
(Ⅰ)氮气和氢气合成氨是化学工业中极为重要的反应,其热化学方程式可表示为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1。请回答下列问题:
(1)取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量_____92 kJ(填“大于”“等于”或“小于”),原因是_______;若加入催化剂,ΔH (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)已知:分别破坏1 mol N≡N键、1 mol H—H键需要吸收的能量为:946 kJ、436 kJ,则破坏1 mol N—H键需要吸收的能量为______kJ。
(3)N2H4可视为:NH3分子中的H被—NH2取代的产物。发射卫星用N2H4(g)为燃料,NO2为氧化剂生成N2和H2O(g)。
已知:N2(g)+2O2(g)===2NO2(g) ΔH1=+67.7 kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g) ΔH2=-534 kJ·mol-1。
则:1 mol N2H4完全反应的热化学方程式为 。
(Ⅱ)某铅蓄电池的正、负极标记被磨损。试用下图装置设计实验,识别出此铅蓄电池的正负极。
(1)若A接E,B接F,而B电极出现 ,反应式为 ,则说明F为正极;
(2)若铅蓄电池工作时(放电),其E所在电极的电极反应式为: ,充电时该极与外加电源的 极相连。
(3)若用该电池电解Cu(NO3)2 溶液,其电解方程式为
若有0.2mol电子发生转移,则正极消耗的PbO2的物质的量是 ;要想CuSO4溶液恢复原样,需加入的物质是 ,质量为
已知下列热化学方程式:
①CaCO3(s)=CaO+CO2(g);△H=177.7KJ
②C(s)+H2O(s)=" CO(g)+" H2(g);△H=-131.3KJ/mol
③H2SO4(l)+NaOH(l)= Na2SO4(l)+ H2O(l);△H=-57.3KJ/mol
④C(s)+O2(g)= CO2(g) ;△H=-393.5KJ/mol
⑤CO(g)+ O2(g)= CO2(g);△H=-283KJ/mol
⑥HNO3(aq)+ NaOH(aq)= NaNO3(aq)+H2O(l) ;△H=-57.3KJ/mol
⑦2H2(g)+O2(g)=2H2O(l):△H=-517.6KJ/mol
(1)上述热学方程式中,不正确的有 ,(填编号),不正确的理由分别是 。
(2)根据上述信息,写出C转化为CO的热化学方程式 。
(3)上述反应中,表示燃烧热的热化学方程式有 (填编号)表示中和热的热化学方程式有 。(填编号)
(每空格2分,计6分)火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量的热。已知0.4mol液态肼与足量的液态双氧水反应,生成氮气和水蒸气,放出256.652KJ的热量。
(1)反应的热化学方程式为 。
(2)又已知H2O(l)=H2O(g);ΔH=+44kJ·mol-1。则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是 KJ。
(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 。
工业上金属的冶炼过程复杂。
(1)炼铁涉及的2个热化学方程式:
则反应的 。
(2)工业上电解硫酸锌溶液可实现湿法炼锌(控制条件,使难放电、阳极电极不溶解)。写出电解总方程式 。
(3)将干净的铁片浸于熔融的液态锌水中可制得镀锌钢板,这种钢板具有很强的耐腐蚀能力。镀锌钢板的镀层一旦被破坏后,锌将作为原电池的 极发生 反应。(填“氧化”或“还原”)
(4)实验室用镀锌钢板与稀硫酸制取标准状况下的氢气4.48L,则该反应转移的电子数为
,消耗硫酸的物质的量是 。
(12分)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如下图所示(图中的ΔH表示生成1 mol产物的数据)。
根据上图回答下列问题:
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式是
________________________________________________________________________;
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是
________________________________________________________________________。
上述分解反应是一个可逆反应,温度T1时,在密闭容器中加入0.80 mol PCl5,反应达平衡时PCl5还剩0.60 mol,其分解率α1等于________;若反应温度由T1升高到T2,平衡时PCl5的分解率为α2,α2________α1(填“大于”、“小于”或“等于”);
(3)工业上制备PCl5通常分两步进行,先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3,然后降温,再和Cl2反应生成PCl5。原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________
____________________________________________________________________;
(4)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的ΔH3=________,P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的ΔH4______ΔH3(填“大于”、“小于”或“等于”);
(5)PCl5与足量水充分反应,最终生成两种酸,其化学方程式是_________________________________。
同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢,有时还很不完全,测定反应热很困难。
已知:① P4(s,白磷)+5O2(g)=P4O10(s) △H =-2983.2kJ/mol
② P(s,红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s) △H ="-738.5kJ/mol"
则白磷转化为红磷的热化学方程式为___________。相同状况下,能量状态较低的是__________________;白磷的稳定性比红磷________(填“高”或“低”)。
(1)在25℃、101kPa下,1g CH4(g)完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出55 kJ的热量,写出表示甲烷燃烧热的热化学方程式: 。
(2)Zn(s) + O2(g) = 2ZnO(s) ΔH1= ?702 kJ/mol
2Hg(l) + O2(g) = 2HgO(s) ΔH2= ?182 kJ/mol
由此可知ZnO(s) + Hg(l) = Zn(s) + HgO(s) △H3= 。
(3)20世纪30年代,Eyring和Pelzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量过渡态。右图是1mol NO2(g)和1mol CO(g)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: 。
(16分)能源危机是当前全球问题,开源节流是应对能源危机的重要举措。
⑴下列做法有助于能源“开源节流”的是 ▲ (填字母)。
a.大力发展农村沼气,将废弃的秸秆转化为清洁高效的能源
b.大力开采煤、石油和天然气以满足人们日益增长的能源需求
c.开发太阳能、水能、风能、地热等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料
d.减少资源消耗,增加资源的重复使用、资源的循环再生
(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们燃烧氧气不足时生成一氧化碳,充分燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如右图所示。
(a)在通常状况下,金刚石和石墨中____▲___(填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热为____▲___ kJ·mol-1。
(b)12 g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36g,该过程放出的热量 ▲ kJ。
(3)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g);ΔH=+180.0 kJ·mol-1。
综合上述有关信息,请写出CO除NO的热化学方程式 ▲ 。
美国斯坦福大学研究人员最近发明一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。
(4)研究表明,电池的正极用二氧化锰纳米棒为材料可提高发电效率,这是利用纳米材料具有
▲ 特性,能与钠离子充分接触。
(5)海水中的“水”电池总反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,该电池负极反应式为 ▲ ;当生成1 mol Na2Mn5O10转移 ▲ mol电子。
20世纪30年代,Eyring和Pelzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论:化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的,而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量过渡态。分析图中信息,回答下列问题:
(1)图一是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__________________________________
在反应体系中加入催化剂,E1和E2的变化是:E1_________,E2________(填“增大”、“减小”或“不变”),对反应热是否有影响?_______________,
原因是_
(2)图二是红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)的反应过程与能量关系图(图中的△H表示生成1mol产物的数据)。根据图二回答下列问题:
① PCl5(g)分解成PCl3(g)和Cl2(g)的热化学方程式
② P(s)和Cl2(g)分两步反应生成1molPCl5(g)的△H1与P(s)和Cl2(g)一步反应生成1molPCl5(g)
的△H2关系是:△H2______ △H1(填“大于”、“小于”或“等于”),原因是
常温常压下,断裂1mol(理想)气体分子化学键所吸收的能量或形成1mol (理想)气体分子化学键所放出的能量称为键能。下表是一些键能数据(单位为KJ·mol-1)
化学键 |
键能 |
化学键 |
键能 |
化学键 |
键能 |
C-F |
427 |
C-Cl |
330 |
C-I |
218 |
H-H |
436 |
S=S |
255 |
H-S |
339 |
回答下列问题:
(1)由表中数据规律预测C-Br键的键能范围:
_________ <C-Br键能<__________
(2)热化学方程式2H2(g)+S2(g) =2H2S(g);△H= QKJ·mol-1;则Q=
(3) 已知下列热化学方程式:
O2 (g) = O+2(g) + e— △H1=" +1175.7" kJ·mol-1
PtF6(g) + e—= PtF6—(g) △H2="-771.1" kJ·mol-1
O2+PtF6—(s) = O2+(g) + PtF6—(g) △H3=" +482.2" kJ·mol-1
则反应O2(g) + (g) = O2+PtF6— (s)的△H="___________________" kJ·mol-1。
(4)已知金刚石和石墨分别在氧气中完全燃烧的热化学方程式为:
C(金刚石,s)+O2(g) =CO2(g) △H=-395.4 kJ?mol-1
C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5 kJ?mol-1
则石墨转化为金刚石时的热化学方程式为
由此看来碳的这两种同素异形体中更稳定的为 。
(4分)在发射“神舟”七号的火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢,当两者混合时即产生气体,并放出大量的热。已知:
N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g) ΔH =-641.6 kJ/mol
H2O(l)===H2O(g) ΔH =+44 kJ/mol
若用3.2 g液态肼与足量过氧化氢反应生成氮气和液态水,则整个过程中转移的电子的物质的量为__________,该反应的热化学方程式为 。
发射卫星时可用肼(N2H4)为燃料,已知某温度下1.6g气态肼在空气中完全燃烧生成氮气和水蒸气,放出热量28 kJ,则肼燃烧的热化学方程式为______________________
______________________________________;又知氮气在相同条件下燃烧的热化学方程式为:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ;△H=+68kJ·mol-1.则该条件下1mol气态肼和二氧化氮完全反应生成氮气和水蒸气时放出的热量为______kJ.
(1)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知:N≡N键的键能是948.9 kJ/mol,H—H键的键能是436.0 kJ/mol;由N2和H2合成1 mol NH3时可放出46.2 kJ的热量。则N—H键的键能是_______________________。
(2)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定。现根据下列3个热化学方程式:
Fe2O3(s)+3CO(g) = 2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-24.8 kJ/mol ①
3Fe2O3(s)+CO(g) = 2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47.2 kJ/mol ②
Fe3O4(s)+CO(g) = 3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+640.5 kJ/mol ③
写出CO气体还原FeO固体得到Fe固体和CO2气体的热化学方程式______________________________。
(3)已知两个热化学方程式:
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H= ― 393.5kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H= ― 483.6kJ/mol
现有炭粉和H2组成的悬浮气共0.2mol,使其在O2中完全燃烧,共放出63.53kJ的热量,则炭粉与H2的物质的量之比是 .
(1)在101 kPa时,1 mol CH4完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出890.3 kJ的热量,CH4的燃烧热为 .1120L CH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为
(2)已知0.5 mol甲烷与0.5 mol水蒸气在t℃、p kPa时,完全反应生成一氧化碳和氢气(合成气),吸收了a kJ热量,该反应的热化学方程式是:
丙烷燃烧可以通过以下两种途径:
途径I:C3H8(g) + 5O2(g) ="=" 3CO2(g) +4H2O(l) ΔH=-a kJ·mol-1
途径II:C3H8(g) ==C3H6(g)+ H2(g) ΔH=+b kJ·mol-1
2C3H6(g)+ 9O2(g) ="=" 6CO2(g) +6H2O(l) ΔH=-c kJ·mol-1
2H2(g)+O2 (g) == 2H2O(l) ΔH=-d kJ·mol-1(abcd均为正值)
请回答下列问题:
(1)判断等量的丙烷通过两种途径放出的热量,途径I放出的热量 ______(填“大于”、“等于”或“小于”)途径II放出的热量
(2)由于C3H8(g) ==C3H6(g)+ H2(g) 的反应中,反应物具有的总能量______(填“大于”、“等于”或“小于”)生成物具有的总能量,那么在化学反应时。反应物就需要______(填“放出”、或“吸收”)能量才能转化为生成物,因此其反应条件是______________
(3)b 与a、c、d的数学关系式是______________