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高中化学知识点归纳《热化学方程式》高频试题强化练习(2017年最新版)(八)
2017-03-05 16:01:48
来源:91考试网
作者:www.91exam.org 【 大 中 小】
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1、填空题 (16分)氢是一种重要的非金属元素.氢的单质及其化合物在科学研究和工业生产中有着广泛而重要的作用。 (1)NaH是一种生氢剂,NaH与H2O反应放出H2.NaH含有的化学键为________(填“离子键”或“共价键”),NaH与H2O反应的化学方程式为________________. (2)写出实验室用锌与稀硫酸反应制取H2的离子方程式:_________.图中三根曲线表示锌、铝、铁分别与稀硫酸反应时金属质量与H2体积的关系,其中能表示铝的是________(填“a”“b”或“c”).
 (3)金属-有机框架物(MOFs)储氢材料是由金属氧化物团簇通过有机高分子链组装形成的晶态材料.MOFs储氢材料比表面积大,空隙率高,储氢容量大,其储氢和放氢的原理可表示为MOFs(s)+nH2(g) (H2)nMOFs(s),ΔH<0,则储氢时的适宜条件为________(填字母). A.低温低压 B.低温高压 C.高温低压 D.高温高压
| (4)某硝酸厂处理尾气中的NO的方法是用H2将NO还原为N2.
 已知:H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是_________________________. (5)一定条件下,用H2将二氧化碳转化为甲烷的反应如下: CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) 向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,10 min后达到平衡时各物质的浓度分别为: CO2为0.2 mol·L-1, H2为0.8 mol·L-1, CH4为0.8 mol·L-1, H2O为1.6 mol·L-1. ①0~10 min内v(H2)=_______________. ②300℃时上述反应的平衡常数K=___________,若200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的ΔH__________(填“>”或“<”)0.
参考答案:(16分) (1) 离子键 (1分) NaH+H2O=NaOH+H2↑(2分) (2) Zn+2H+=Zn2++H2↑ (2分) c (1分) (3) B (2分) (4) 2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH="-665" kJ·mol-1 (2分) (5) ①0.32 mol·L-1·min-1 ②25 < (各2分)
本题解析:(1)NaH属于离子化合物,所以NaH中含有离子键;与水反应生成氢氧化钠和氢气,所以NaH与水反应的化学方程式是NaH+H2O=NaOH+H2↑; (2)Zn与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,离子方程式是Zn+2H+=Zn2++H2↑;在Al、Zn、Fe三种金属中,Al的金属性最强,所以Al与稀硫酸反应的速率最快,所以c曲线代表Al; (3)储氢的反应是放热反应,且是气体物质的量减少的反应,所以使平衡正向移动的条件是低温高压,答案选B; (4)根据反应的微观图可知,H2还原NO生成氮气和水蒸气的热效应ΔH=[2×630++2×436-(945+4×463)]kJ/mol=-665kJ/mol,所以H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH="-665" kJ·mol-1; (5)①0~10 min内,甲烷的浓度是0.8mol/L,说明氢气的浓度减少3.2mol/L,所以0~10 min内v(H2)="3.2mol/L/10min=0.32" mol·L-1·min-1; ②根据题目中各物质的平衡浓度,可计算300℃时上述反应的平衡常数K=(0.8×1.62)/(0.2×0.84)="25." 200℃时该反应的平衡常数K=64.8>25,说明降低温度,平衡常数增大,则降低温度,平衡正向移动,正向是放热反应,ΔH<0. 考点:考查化合物性质的判断,化学键的判断
本题难度:困难
2、计算题 除去杂质后的水煤气主要含H2、CO,是理想的合成甲醇的原料气。 (1)生产水煤气过程中有以下反应:①C(s)+CO2(g) 2CO(g) △H1; ②CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) △H2;③C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H3; 上述反应△H3与△H1、△H2之间的关系为 。 (2)将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为:2CH4(g)+3O2(g) 4CO(g)+4H2O(g) △H=-1038kJ/mol。工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同): ①X在750℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍; ②Y在600℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍; ③Z在440℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍; 根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 (填“X”或“Y”或“Z”),选择的理由是 ; (3)请在答题卡中,画出(2)中反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图,并进行必要标注。 (4)合成气合成甲醇的主要反应是:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) △H=-90.8kJ·mol-1,T℃下此反应的平衡常数为160。 此温度下,在密闭容器中开始只加入CO、H2,反应10min后测得各组分的浓度如下:
物质
| H2
| CO
| CH3OH
| 浓度/(mol·L-1)
| 0.20
| 0.10
| 0.40
| ①该时间段内平均反应速率v(H2)= 。 ②比较此时正、逆反应速率的大小:v(正) v (逆)(填“>”、“<”或“=”) (5)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是 。
参考答案:(16分) (1)△H3=△H1+△H2(2分) (2)Z(2分) 催化效率高且活性温度低,节能(或催化活性高、速度快,反应温度低)(3分) (3)画图如下(3分):
 (4)①0.080 mol·L-1·min-1 (2分) ②>(2分) (5)提高原料利用率(或提高产量、产率也可)(2分)
本题解析:(1)观察3个热化学方程式,发现①+②=③,根据盖斯定律,△H3=△H1+△H2;(2)正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,不利于甲烷转化为CO,因此选择Z催化剂,因为催化效率高且活性温度低,节能(或催化活性高、速度快,反应温度低);(3)画图要点:反应物的总能量高于生成物的总能量;无催化剂时正、逆反应的活化能较高;催化剂能降低正、逆反应的活化能,对焓变、反应物或生成物的总能量无影响,有催化剂时正、逆反应的活化能较低;标注反应物、生成物、△H、无催化剂、有催化剂;(4)①先用定义式求v(CH3OH),再用系数之必等于速率之比求v(H2),即v(CH3OH)=△c(CH3OH)/△t=(0.40—0)mol/L÷10min=0.040mol/(L?min),由于v(H2)/v(CH3OH)=2/1,则v(H2)=2v(CH3OH)= 0.080mol/(L?min),保留两位有效数字;②此时c(CH3OH)/[ c2(H2)?c(CO)]=0.40/[0.202×0.10]=100,由于100<K=160,为了能达到该温度下的平衡常数,说明该反应向正反应方向进行,即v(正)> v(逆);(5)合成气循环利用的目的是提高原料利用率(或提高产量、产率也可)。 考点:考查化学反应原理,涉及盖斯定律、催化剂的选择及解释原因、有无催化剂时体系能量变化示意图、平均反应速率的计算、化学平衡常数的应用、循环利用合成气的目的等。
本题难度:困难
3、选择题 已知铝与O2、O3在一定条件下均能反应,且都生成Al2O3。反应的热化学方程式如下: 4Al(s)+ 3O2(g)===2Al2O3(s);△H=-Q1 kJ/mol 4Al(s)+ 2O3(g)===2Al2O3(s);△H=-Q2 kJ/mol。Q1、Q2均大于0,且Q1<Q2,下列说法正确的组合是( ) ①上述两个反应均为吸热反应; ②4mol固态Al和3mol气态O2所具有的总能量大于2mol固态Al2O3所具有的能量; ③等质量的O2、O3,O2的能量高; ④等物质的量的O2、O3,O3的能量高; ⑤由O2生成O3的反应为放热反应; ⑥由O2生成O3的反应为吸热反应; ①②④ B.②④⑥ C.②③⑤ D.③④⑥
参考答案:B
本题解析:本题可用下图表示:
 由图可看出,等质量的O2、O3相比,O3的能量高;由O2生成O3的反应为吸热反应
本题难度:一般
4、填空题 (14分)丙烷在燃烧时能放出大量的热,它也是液化石油气的主要成分,作为能源应用于人们的日常生产和生活。 已知:
 (1)反应 (2)现有1mol C3H8在不足量的氧气里燃烧,生成1mol CO和2mol CO2以及气态水,将所有的产物通入一个固定体积为1L的密闭容器中,在一定条件下发生如下可逆反应:
 ①下列事实能说明该反应达到平衡的是 a.体系中的压强不发生变化 b. c.混合气体的平均相对分子质.量不发生变化 d.CO2的浓度不再反生变化 ②5min后体系达到平衡,经测定,H2为0.8mol,则v(H2)= 。 ③向平衡体系中充入少量CO则平衡常数___ _(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)依据(1)中的反应可以设计一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丙烷气体;燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在其内部可以传导O2—。在电池内部O2—由__ __极移向___ _极(填“正”或“负”);电池的正极电极反应式为 。 (4)用上述燃料电池用惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl的混合溶液。电解开始后阴极的现象为____ 。
参考答案:(1) -2219.9kJ/mol(2分) (2)①bd(2分) ②0.16 mol/(L·min) (2分) ③不变(2分) (3)正、负(2分) O2+ 4e- ="2" O2- (2分) (4)有大量无色气泡(或气体)产生,并且有白色沉淀产生 (2分)
本题解析:(1)根据盖斯定律,此反应的反应热 。 (2)①判断反应是否达到平衡状态,主要看正逆反应速率是否相等。因此答案为bd。 ② ③平衡常数只受温度的影响,加入CO,会影响平衡的移动,但不改变平衡常数,故平衡常数不变。 (3)电池的正极反应式为O2+4e- =2O2-,故在电池内部O2—由正极移向负极。 (4)用惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl的混合溶液时,阴极上放电的离子为氯离子,因此可观察到的现象为产生气泡,并有白色沉淀生成。 考点:电化学基础;热化学方程式 点评:本题是对电化学及热化学的综合考查,属于能力提升题。也是高考中常考的综合题。复习备考过程中,学生应特别注意加强对这类题型的训练。解题的关键在于知识的综合应用。
本题难度:困难
5、填空题 (10分)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇和水,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的热值分别为143kJ· g-1、10kJ·g-1和23kJ·g-1。请回答下列问题: (1)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_ ______; (2)在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为碱性,负极的反应式为_____ , 总反应式 。 (3)在350℃时,保持温度不变,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容器中,充分反应生成甲醇蒸汽和水蒸气达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为______;若350℃时,保持温度不变,将1molCO2和3molH2充入一密闭恒压器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为b,则a b(用“>、=、<”表示)
参考答案:(10分)(1)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H =-456KJ/mol (2)CH3OH+8OH- -6e-=CO32-+6H2O ; 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O。 (3)1-a,<
本题解析:(1)H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为:286kJ· mol-1、280kJ· mol-1、713kJ· mol-1;由盖斯定律求解: 2CO(g) + O2(g) =2CO2(g) △H=-560KJ mol-1② CH3OH(l)+3/2 O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l) △H=-736kJ·mol-1③ 将③-②/2可知:CH3OH(l)+ O2(g)="CO(g)+2" H2O(l) △H=-456kJ·mol-1 (2)总反应:2CH4O + 3O2 + 4OH—= 2CO32- + 6H2O 负极:CH3OH+8OH- -6e-=CO32-+6H2O 正极:O2 + 4e
本题难度:困难
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