能源是人类生存和发展的重要支柱。研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知下列热化学方程式:
① 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-570kJ/mol ;② H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H="-242kJ/mol"
③ C(s)+1/2O2(g)="CO" (g) H=" —110.5kJ/moL" ④ C(s)+O2(g)=CO2(g) H="-393.5kJ/moL"
⑤ CO2(g) +2H2O(g)=2CH4(g) +2 O2(g) H=" +890kJ/moL"
回答下列问题:
(1)上述反应中属于吸热反应的有(填写序号) 。
(2)H2的燃烧热为 。
(3)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难直接测定,但可通过间接的方法求得。 已知C(s) + H2O(g) = H2(g)+ CO (g) H=akJ/moL;
则a= ; 又已知自由能G=H—TS,当G<0时可自发进行。则该反应在什么条件下可自发进行 。
原高中教材中有这样一个实验:在两支试管中分别加入3mL稀盐酸,将两个各装有0.3g NaHCO3或 Na2CO3粉末的小气球分别套在两支试管口。将气球内的NaHCO3或Na2CO3同时倒入试管中,观察到现象如下:
(1)两支试管均产生大量气体,盛 的试管中气体产生较快,盛 的试管中气球变得更大;
(2)甲同学用手触摸试管,发现盛NaHCO3粉末的试管变冷,而盛Na2CO3的试管温度有升高。由此他得出:不管其状态如何,NaHCO3和HCl反应为吸热反应,而Na2CO3和HCl反应为放热反应。甲同学写出了下列热化学方程式(其中“aq”代表水合或无限稀释的含义):
HCO3—(aq)+ H+(aq) ="===" H2O(l)+ CO2(g) △H>0
CO32—(aq)+ 2H+(aq) ="===" H2O(l)+ CO2(g) △H<0
甲下结论的方法是否正确 (填“正确”或“不正确”)
(3)为研究是吸热还是放热反应,乙同学继续进行了下列实验(每次实验各做3次平行实验,取平均值):
序号 |
试剂1 |
试剂2 |
混合 前温度 |
混合后最高 或最低温度 |
① |
35mL水 |
2.5g NaHCO3固体 |
20℃ |
18.5℃ |
② |
35mL水 |
3.2 Na2CO3固体 |
20℃ |
24.3℃ |
③ |
35mL稀盐酸 |
含2.5g NaHCO3的饱和溶液32.5mL |
20℃ |
19℃ |
④ |
35mL稀盐酸 |
含3.2g Na2CO3的饱和溶液23.1mL+10ml水 |
20℃ |
24.2℃ |
⑤ |
35mL稀盐酸 |
2.5gNaHCO3固体 |
20℃ |
16.2℃ |
⑥ |
35mL稀盐酸 |
3.2g Na2CO3固体 |
20℃ |
25.1℃ |
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通过上述实验可得出五条结论
a:NaHCO3的溶解是 (吸热或放热)过程;
b:Na2CO3的溶解是 (吸热或放热)过程;
c:NaHCO3的饱和溶液和盐酸的反应是 (吸热或放热)反应;
d:Na2CO3的饱和溶液和盐酸的反应是 (吸热或放热)反应;
e:NaHCO3固体与稀盐酸反应的反应热是由 (填a→d的字母)的热效应之和。
把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径I:C(s) +O2 (g) == CO2(g) △H1<0 ①
途径II:先制成水煤气:C(s) +H2O(g) == CO(g)+H2(g) △H2>0 ②
再燃烧水煤气:2CO(g)+O2 (g) == 2CO2(g) △H3<0 ③
2H2(g)+O2 (g) == 2H2O(g) △H4<0 ④
请回答下列问题:
(1) 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) △H1、△H2、△H3、△H4的数学关系式是 。
(3)12g炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳,放出110.35kJ热量。其热化学方程式为 。
(4)煤炭作为燃料采用途径II的优点有
把煤作为燃料可通过下列两种途径:
途径I:C(s) +O2 (g)=CO2(g) △H1<0 ①
途径II:先制成水煤气:C(s) +H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H2>0 ②
再燃烧水煤气:2CO(g)+O2 (g)=2CO2(g) △H3<0 ③
2H2(g)+O2 (g)=2H2O(g) △H4<0 ④
请回答下列问题:
(1)途径I放出的热量 ( 填“大于”“等于”或“小于”) 途径II放出的热量,原因是 。
(2)△H1、△H2、△H3、△H4的数学关系式是 。
(3)12g炭粉在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳,放出110.35kJ热量。其热化学方程式为 。
(4)煤炭作为燃料采用途径II的优点有
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图所示(图中的△H表示生成1 mol产物的数据)。
根据上图回答下列问题:
(1)PCl3分解成P(s)和Cl2(g)的热化学方程式是__________________________________。
(2)P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的△H1=_______________,与P和Cl2一步反应生成1 mol PCl5的△H2的关系是:△H2__________△H1(填“大于”、“小于”或“等于”)。
氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g);ΔH=206.2 kJ·mol-1
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g);ΔH=247.4 kJ·mol-1
2H2S(g)===2H2(g)+S2(g);ΔH=169.8 kJ·mol-1
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与 H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为____________________________。
(2) H2S热分解制氢时,常向反应器中通入一定比例空气,使部分H2S燃烧,其目的是________________;燃烧生成的SO2与H2S进一步反应,生成物在常温下均非气体,写出该反应的化学方程式:________________________。
(3) H2O的热分解也可得到H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图1所示。图中A.B表示的物质依次是________。
图1
图2
(4)电解尿素[CO(NH2)2 ]的碱性溶液制氢的装置示意图见图2(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴.阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为 。
(5) Mg2Cu是一种储氢合金。350 ℃时,Mg2Cu与H2反应,生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为____________________________。
(1)某化学兴趣小组要完成反应热的测定。实验桌上备有烧杯(大、小两个烧杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃搅拌器、0.50mol· L-1盐酸、0.50mol· L-1NaOH溶液,实验尚缺少的玻璃用品是_____________、_______________。
(2)已知2molCO气体完全燃烧生成CO2 气体放出566 kJ热量;1 mol氢气完全燃烧生成液态水放出286 kJ热量;1 molCH4气体完全燃烧生成CO2气体和液态水放出890 kJ热量。写出用标准燃烧热作为反应热的CO燃烧的热化学方程式__________________。
若1 molCH4气体完全燃烧生成CO2固体和液态水,放出热量_____890 kJ( 填“>”、 “<”、“=”)。若将a molCH4、CO和H2的混合气体完全燃烧,生成 CO2气体和液态水,且CO2和水的物质的量相等时,则放出热量(Q)的的取值范围是________________。
保护环境已成为当前和未来的一项全球性重大课题。为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题,并缓解能源危机,有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想,如图所示:
过程Ⅰ可用如下反应表示:
①2CO22CO+O2 ②2H2O===2H2+O2 ③2N2+6H2O4NH3+3O2 ④2CO2+4H2O2CH3OH+3O2 ⑤2CO+4H2O________+3O2
请回答下列问题:
(1)过程Ⅰ的能量转化形式为________能转化为________能。
(2)请完成第⑤个反应的化学方程式:____________________。
(3)上述转化过程中,ΔH1和ΔH2的关系是________。
(4)断裂1 mol化学键所需的能量见下表:
共价键 |
H—N |
H—O |
N≡N |
O===O |
断裂1 mol化学键所需能量/(kJ·mol-1) |
393 |
460 |
941 |
499 |
常温下,N2与H2O反应生成NH3的热化学方程式为_________。
直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题,将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫,最终生成硫酸钙。硫酸钙可在下图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应,气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳,从而有利于二氧化碳的回收利用,达到减少碳排放的目的。
请回答下列问题:
(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中,引发的主要环境问题有。(填写字母编号)
A. | 温室效应 | B. | 酸雨 | C. | 粉尘污染 | D. | 水体富营养化 |
(2)在烟气脱硫的过程中,所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前,需通一段时间二氧化碳以增加其脱硫效率;脱硫时控制浆液的值,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。
①二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为。
②亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为。
(3)已知1mol 在燃料反应器中完全反应生成气态水时吸收 160.1,1 在氧气中完全燃烧生成气态水时放热802.3。写出空气反应器中发生的热化学方程式:。
(4)回收的与苯酚钠在一定条件反应生成有机物M,其化学式为,经稀硫酸酸化后得到一种药物中间体,N的结构简式为。
①M的结构简式为。
②分子中无,醛基与苯环直接相连的N的同分异构体共有种。
汽车尾气净化中的一个反应如下:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g);△H= +180.5kJ/mol
C(s)+O2(g) =CO2(g);△H=" -393.5" kJ/mol
2C(s)+O2(g)=2CO(g);△H= -221kJ/mol
则2NO(g)+2CO(g)N2(g) +2CO2(g)的△H=___________。
(2)在一定温度下,在一体积为V升的密闭容器中充入一定量的NO和CO2在t1时刻达到平衡状态,此时n(CO)="a" mol,n(NO)="2a" mol,n(N2)="b" mol,且N2占平衡总体积的1/4。
①则该反应的平衡常数K=_______ ____。(用只含a、V的式子表示)
②判断该反应达到平衡的标志是____ _____
A.v生成(CO2)=v消耗(CO) B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变 D.NO、CO、N2、CO2的浓度均不再变化
③在t2时刻,将容器的容积迅速扩大到原来的2倍,在其他条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态。请在右图中补充画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线:
(3)如果要净化汽车尾气同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是___________
A.降低温度 B.增大压强同时加催化剂
C.升高温度同时充入N2 D.及时将CO2和N2从反应体系中移走
(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如下图所示。
①写出此变化中的总化学反应方程式:________________________________________。
②有人提出,可以设计反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)来消除CO的污染。请你判断是否可行并说出理由:_____________________________________________________________。
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 P(s)和Cl2(g)反应生成PCl3(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 。
(1)甲醇是一种重要的化工产品,可利用甲醇催化脱氢制备甲醛。甲醛与气态甲醇转化的能量关系如图所示。
反应过程中的能量关系
①甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
②过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同?____________原因是__________________________________。
③写出甲醇催化脱氢转化为甲醛的热化学反应方程式________________________________。
(2)已知:①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-192.9 kJ·mol-1
下列说法正确的是________。
A.CH3OH转变成H2的过程一定要吸收能量 |
B.①反应中,反应物的总能量高于生成物的总能量 |
C.根据②推知反应:CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g)的ΔH>-192.9 kJ·mol-1 |
D.反应②的能量变化如图所示 |
下表为部分短周期元素化合价及相应氢化物沸点的数据:
元素性质 |
元素编号 |
|||||||
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
|
原子半径 |
0.102 |
0.075 |
0.117 |
0.074 |
0.110 |
0.071 |
0.099 |
0.077 |
最高化合价 |
+6 |
+5 |
+4 |
|
+5 |
|
+7 |
+4 |
最低化合价 |
-2 |
-3 |
-4 |
-2 |
-3 |
-1 |
-1 |
-4 |
已知:①A与D可形成化合物AD2、AD3,②B与D可形成多种化合物,其中BD、BD2是常见的化合物,C可用于制光电池。请回答:
(1)E在周期表中位置是 :
(2)C和H的气态氢化物的稳定性强弱关系为: (用分子式表示)
(3)32g AD2气体和D2气体恰好完全反应生成AD3气体,放出49.15kJ的热量,则其反应热化学方程式为:
(4)分子组成为ADG2的物质在水中会强烈水解,产生使品红溶液褪色的无色气体和一种强酸。该反应的化学方程式是: 。
(5)工业上可用纯碱溶液处理BD和BD2,该反应如下:
BD+BD2+Na2CO3=2 +CO2横线上某盐的化学式应为
指出下列反应属于吸热反应还是放热反应。
①燃烧木炭取暖 ; ②煅烧石灰石制生石灰 ;
③Ba(OH)2·8H2O晶体与氯化铵晶体反应 ; ④铝与稀盐酸反应 ;
⑤食物因氧化而腐败 ; ⑥生石灰与水作用制熟石灰 ;
⑦灼热的炭与二氧化碳反应 ; ⑧酸碱中和反应 。
(6分)按要求回答下列问题:
(1)实验测得,5g甲醇(CH3OH)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式
(2)已知稀溶液中,1 mol H2SO4与NaOH溶液恰好完全反应生成正盐时,放出114.6 kJ热量,写出表示H2SO4与NaOH反应的热化学方程式
_____________ 。
(3)已知下列反应的焓变:
①CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) △H1=-870.3kJ/mol
②C(s)+O2(g) =CO2(g) △H2=-393.5kJ/mol
③2 H2(g)+O2(g) =2H2O(l) △H3=-285.8kJ/mol
试计算反应2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(l)的焓变ΔH=