1、填空题 (6分)拆开1mol H—H键,1mol N—H键,1mol N三N键分别需要吸收的能量为436kJ ,391kJ,946kJ:则理论上,每生成1mol NH3, 热量(填:吸收或放出) kJ;事实上,反应的热量总小于理论值,为什么?
参考答案:放出(2分),46.2(2分);该反应是可逆反应,充分反应的最终结果是达到最大限度(既化学平衡状态),因此放出的热量总是小于理论计算值。(2分)
本题解析:考查反应热的计算、化学反应能量变化的原因以及可逆反应的特点。在化学反应中断键是吸热的,形成化学键是放热的,如果断键吸收的能量高于形成化学键所放出的能量,则就是吸热反应,反之是放热反应。根据键能可知断键吸收的能量是436kJ×3+946 kJ=2254 kJ,形成化学键放出的能量是2×3×391 kJ=2346 kJ,所以是放热反应,即每生成2mol氨气放热是2346 kJ-2254 kJ=92 kJ,因此每生成1mol NH3放出46.kJ热量。因为氨气的合成是可逆反应,3魔力氢气和1mol氮气不可能生成2mol氨气,所以反应的热量总小于理论值。
本题难度:一般
2、填空题 由于温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol-1)的变化。
(1)关于该反应的下列说法中,其△H 0。(填“大于”、“小于”或“等于”), 且在 (填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(2)该反应平衡常数K的表达式为 。
(3)温度降低,平衡常数K (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(4)若为两个容积相同的密闭容器,现向甲容器中充入1 mol CO2(g)和3 molH2(g),乙容器中充入1mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g),在相同的温度下进行反应,达到平衡时,甲容器内n(CH3OH) (填“大于”“小于”或“等于”)乙容器内n(CH3OH)。
(5)已知:CO(g)+2H2(g) = CH3OH (g) △H=" -116" kJ?mol-1;CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283" kJ?mol-1;H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H="-242" kJ?mol-1 ,写出CH3OH燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式______________________________________。
(6)以甲醇和氧气为燃料,氢氧化钾溶液为电解质溶液构成电池。
①负极的电极反应式为 。
②若以石墨为电极,电解硫酸铜溶液,写出电解的总反应方程式 。若以此燃料电池电解200 mL 0.8mol/L的硫酸铜溶液,当消耗1.6甲醇时,在阴极会析出 g铜。
参考答案:(1)小于 较低 (2)K=c(CH3OH)·c(H2O)/[c(CO2)·c3(H2)]
(3)增大 (2分) (4)等于(2分)
(5)2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1302kJ/mol(2分)
(6)①CH3OH+8OH- - 6e-=CO32- + 6H2O,② 2Cu2++2H2O=Cu+O2↑+4H+, 9.6
本题解析:(1)根据该反应的能量关系图知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,△H小于0;该反应正向为气体物质的量减小的放热反应,ΔH<0,ΔS<0;根据化学反应方向的判据ΔH —TΔS,若该反应自发进行,则有ΔH —TΔS<0,在较低温度下有利于该反应自发进行;(2)根据题给反应方程式知,该反应平衡常数K的表达式为K=c(CH3OH)·c(H2O)/[c(CO2)·c3(H2)];(3)该反应为放热反应,温度降低,平衡正向移动,平衡常数K增大;(4)根据等效平衡知识知,在一定条件下的可逆反应,无论反应从正向开始,还是从逆向开始,只要最初加入的物质的量相当,就会达到同一平衡状态,则达到平衡时,甲容器内n(CH3OH)等于乙容器内n(CH3OH);(5)已知:①CO(g)+2H2(g) = CH3OH (g) △H=" -116" kJ?mol-1;②CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H="-283" kJ?mol-1;③H2 (g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H="-242" kJ?mol-1 ,根据盖斯定律知,②×2+③×4—①×2,得CH3OH燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式为2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH="-1302kJ/mol" ;(6)以甲醇和氧气为燃料,氢氧化钾溶液为电解质溶液构成电池。①原电池负极发生氧化反应,甲醇在负极放电,碱性条件下生成碳酸根与水,电极反应式为:CH3OH+8OH- - 6e- =CO32- + 6H2O,②若以石墨为电极,电解硫酸铜溶液,电解的总反应方程式2Cu2++2H2O=2Cu+O2↑+4H+,若以此燃料电池电解200 mL 0.8mol/L的硫酸铜溶液,1.6g甲醇的物质的量为0.05mol,根据电极反应式知,转移的电子为0.3mol,根据电子守恒知,在阴极会析出铜0.15mol,质量为9.6g。
考点:考查化学反应与能量变化、盖斯定律、燃料电池和电化学计算。
本题难度:困难
3、填空题 工业上通常在恒容密闭容器中采用CO(g)和H2 (g)反应催化合成甲醇CH3OH(g):
(1)已知:① 2CO(g) + O2 (g) = 2CO2 (g) ΔH =" -566.0" kJ·mol-1
② 2H2(g) + O2 (g) ="2" H2O (g) ΔH =" -398.0" kJ·mol-1
③2CH3OH(g) +3O2 (g) =2CO2 (g) +4 H2O(g) ΔH =" -1104.0" kJ·mol-1
则CO(g)与H2(g)合成CH3OH(g)的热化学方程式是_______________。
(2)据研究,反应过程中起催化作用的为CuO,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂CuO的量不变,原因是:_______________________________ (用化学方程式表示)。
(3)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)__________。
A. 混合气体的密度不变
B. 混合气体的平均相对分子质量不变
C. CH3OH(g)、CO(g)、H2(g)的浓度都不再发生变化
D.生成CH3OH(g)的速率与消耗CO(g)的速率相等
(4)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
| 250℃
| 300℃
| 350℃
|
K
| 2.041
| 0.250
| 0.012
|
某温度下,将2molCO(g)和6mol H2(g)充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.5mol/L,则CO(g)的转化率为________,此时的温度为__________。
(5)要提高CO(g)的转化率,可以采取的措施是__________。
A. 升高温度 B. 加入催化剂 C. 增加CO(g)的浓度
D. 加入H2(g)加压 E. 分离出甲醇 F.加入惰性气体加压
(6)一定条件下,在容积相同的三个密闭容器中,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
| 1molCH3OH
| 2molCH3OH
|
平衡数据
| CH3OH的浓度(mol/L)
| c 1
| c 2
| c 3
|
反应的能量变化的绝对值(kJ)
| a
| b
| c
|
体系压强(Pa)
| P1
| P2
| P3
|
反应物转化率
| α1
| α2
| α3
|
下列说法正确的是__________。
A. 2c1>c3 B. a+b=129 C. 2p2<p3 D. α1+α3<1
参考答案:(每空2分,共14分)
(1)CO(g)+2H2 (g) CH3OH(g);ΔH =" -129.0" kJ·mol-1(2分)
(2)CuO+COCu+CO2或Cu+CO2CuO+CO (写=得1分)(2分)
(3)B C(对一个得1分,见错不得分,共2分)
(4)50% (2分) 300℃ (2分)
(5)D E(对一个得1分,见错不得分,共2分)
(6)B D(对一个得1分,见错不得分,共2分)
本题解析:(1)[②*2-(③-①)]/2,就得到所求的热化学方程式CO(g)+2H2 (g) CH3OH(g);ΔH =" -129.0" kJ·mol-1。
(2)因为CO会还原CuO或Cu还原CO2,且都是可逆反应,方程式为:CuO+COCu+CO2或Cu+CO2CuO+CO。
(3)A项:质量守恒,容器体积不变,密度一直不变,故错;D项:都是正反应速率,故错。故选BC。
(4)开始时c(CO)= 1mol/L,平衡时测得c(CO)=0.5mol/L,则转化的故CO(g)的c(CO)=0.5mol/L,故转化率为50%。开始时c(H2)=3mol/L ,根据化学反应转化的量之比等于化学计量数之比,故平衡时测得c((H2)= 2mol/L,c((CH3OH)=0.5mol/L,故K=0.250,素以温度为300℃。
(5)A项:化学平衡逆向移动,故错;B、F项:化学平衡不移动,故错;C项:加入的比反应的多,故错;D、E项:化学平衡正向移动,故正确。
考点:化学平衡的计算;反应热和焓变;热化学方程式;化学平衡状态的判断
点评:本题考查化学平衡以及化学反应与能量问题,题目综合度较高,难度中等,本题注意把握化学平衡的计算以及反应热的计算方法。
本题难度:困难
4、选择题 一定条件下的密闭容器中:4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)△H=-905.9kJ?mol-1,下列叙述正确的是( )
A.4molNH3和5molO2反应,达到平衡时放出热量为905.9kJ
B.平衡时v正(O2)=
v逆(NO)
C.平衡后降低压强,混合气体平均摩尔质量增大
D.平衡后升高温度,混合气体中NO含量降低
参考答案:D
本题解析:
本题难度:简单
5、填空题 (共16分,没空2分)
已知下列热化学方程式:
①C(s)+H2O(s)===CO(g)+H2(g) ΔH=-131.3 kJ·mol-1
②H2SO4(l)+NaOH(l)===Na2SO4(l)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
④CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-283 kJ·mol-1
⑤HNO3(aq)+NaOH(aq)===NaNO3(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1
⑥H2(g)+O2(g)===H2O(1) ΔH=-285.6kJ/mol
⑦C3H8(g)+5O2(g) ===3CO2(g)+4H2O(1) ΔH=-2220.0 kJ·mol-1
⑧ N2 (g)+ 3H2(g)="==" 2NH3 (g) ΔH=-92 kJ·mol-1
(1)上述热化学方程式中,不正确的有______________,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)实验测得H2和C3H8的混合气体共5mol,完全燃烧生成液态水时放热6262.5kJ,则混合气体中H2和C3H8的体积比是 。
(4)已知:H2O(1)=H2O(g);ΔH=+44.0kJ/mol写出丙烷燃烧生成CO2和气态水的热化学方程式
(5)上述反应中,表示燃烧热的热化学方程式有__________________________________;
表示中和热的热化学方程式有______________。
(6) 已知H—H键能为436 kJ/mol,H—N键能为391kJ/mol,则N≡N键的键能是_____________?
参考答案: (1)①② ①中H2O的状态应为“g”;②中除H2O外其他物质的状态不是“l”应为“aq”
(2)C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
(3)1:1 (4)C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(g) △H=-2044kJ/mol
(5)③④⑥⑦ ⑤ (6) 945.6kJ/mol
本题解析:考查热化学方程式的判断、书写及反应热的计算等。
(1)①不正确,H2O的状态应为“g”;②不正确,除H2O外其他物质的状态不是“l”应为“aq”。
(2)根据盖斯定律可知,③-④即得到C(s)+O2(g)===CO(g),所以反应热是ΔH=-393.5 kJ·mol-1+283 kJ·mol-1=-110.5 kJ·mol-1。
(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,
285.6kJ/mol×x+2220.0 kJ·mol-1×y=6262.5kJ,解得x=y=2.5mol,所以二者的体积之比是1:1。
(4)根据盖斯定律可得出生成气态水的热化学方程式是C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(g) △H=-2044kJ/mol。
(5)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,因此表示燃烧热的是③④⑥⑦;中和热是在一定条件下,稀溶液中酸和碱反应生成1mol水时所放出的热量,因此答案选⑤。
(6)反应热是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,即436 kJ/mol×3+z-391kJ/mol×3×2=-92kJ/mol,解得z=945.6kJ/mol。
本题难度:一般