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专题突破练八化学反应的热效应(B)一、选择题1.(2021河南平顶山模拟)HI分解反应的能量变化如图所示,下列说法错误的是()A.HI(g)分解为H2(g)和I2(g)的反应是吸热反应B.断裂和形成的共价键类型相同C.催化剂能降低反应的活化能D.催化剂不改变反应的焓变和平衡常数2.(2021福建宁德模拟)我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H”“”或“=”)b。H2(g)+12O2(g)H2O(g)H1=a kJmol-1H2(g)+12O2(g)H2O(l)H2=b kJmol-1(3)由气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的断裂和生成物的化学键的形成过程。化学键HHNHNN键能/(kJmol-1)436391945已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=a kJmol-1。试根据表中所列键能数据计算a的值:。(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算。已知:C(s)+O2(g)CO2(g)H1=-393.5 kJmol-12H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2=-571.6 kJmol-12C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H3=-2 599 kJmol-1根据盖斯定律,计算298 K时由C(s)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)反应的反应热H=。6.氮的化合物在生产、生活中有着重要作用。如何增加氨的产量,减少机动车尾气中NOx和CO的排放是科学家一直关注研究的课题。(1)工业合成氨:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=a kJmol-1的反应过程和能量变化如图所示,标注“*”表示在催化剂表面吸附的物质。a=;用化学方程式表示出对总反应速率影响较大的步骤:。控制压强为p0、温度在700 K,将N2(g)和H2(g)按照体积比13充入密闭容器合成NH3(g)。反应达到平衡状态时体系中NH3的体积分数为60%,则化学平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,气体分压=气体总压气体体积分数)。(2)汽车排气管装有三元催化剂装置,在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理如下Pt(s)表示催化剂,右上角带“*”表示吸附状态:.NO+Pt(s)NO*.CO+Pt(s)CO*.NO*N*+O*.CO*+O*CO2+Pt(s).N*+N*N2+Pt(s).NO*+N*N2O+Pt(s)经测定汽车尾气中反应物浓度及生成物浓度随温度T变化关系如图1和图2所示。图1图2图1中温度从Ta升至Tb的过程中,反应物浓度急剧减小的主要原因是。图2中温度为T2时反应的活化能(填“”或“=”)反应的活化能;温度为T3时发生的主要反应为(填“”“”或“”)。模拟汽车的“催化转化器”,将2 mol NO(g)和2 mol CO(g)充入1 L的密闭容器中,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),测得CO的平衡转化率随温度T变化的曲线如图所示。图像中A点逆反应速率(填“”“=”或“(3)-93(4)+226.7 kJmol-1解析 (1)5g液态甲醇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,则1mol甲醇(即32g甲醇)充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ32g5g=726.4kJ的热量,2mol甲醇充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4kJ2=1452.8kJ的热量,所以甲醇燃烧的热化学方程式为2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)H=-1452.8kJmol-1。(2)气态水转化为液态水要放出热量,由于放热反应的反应热为负值,则ab。(3)H=反应物的总键能-生成物的总键能,N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=945kJmol-1+436kJmol-13-391kJmol-16=-93kJmol-1=akJmol-1,因此a=-93。(4)已知:C(s)+O2(g)CO2(g)H1=-393.5kJmol-1,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2=-571.6kJmol-1,2C2H2(g)+5O2(g)4CO2(g)+2H2O(l)H3=-2599kJmol-1,根据盖斯定律,4+-2得到反应的热化学方程式为2C(s)+H2(g)C2H2(g)H=-393.5kJmol-14-571.6kJmol-1-(-2599kJmol-1)2=+226.7kJmol-1。6.答案 (1)-922N*+6H*2NH3*(或N*+3H*NH3*)4003p02(2)温度升高,催化剂活性增强,反应速率增大,所以反应物浓度快速减小40.5解析 (1)由图可知,合成氨反应为放热反应,反应的反应热H=-(500-308-100)kJmol-1=-92kJmol-1,则a=-92;反应的活化能越大,反应速率越慢,总反应速率取决于最慢的一步,由图可知,2N*、6H*转为2NH3*时,反应的活化能最大,反应速率最慢,则对总反应速率影响较大的步骤的方程式为2N*+6H*2NH3*(或N*+3H*NH3*)。由化学方程式可知,氮气和氢气按照体积比13充入密闭容器合成氨气时,容器中氮气和氢气的体积比恒定为13,反应达到平衡状态时体系中氨气的体积分数为60%,则氮气的体积分数为(1-60%)14=10%,氢气的体积分数为(1-60%)34=30%,化学平衡常数Kp=(60%p0)210%p0(30%p0)3=4003p02。(2)由图1可知,温度升高,反应物的消耗量增大,说明催化剂的活性增强,反应速率增大,则温度从Ta升至Tb的过程中,反应物浓度急剧减小的主要原因是:温度升高后催化剂活性增强,反应速率增大,所以反应物浓度快速减小。反应的活化能越小,反应速率越大,反应物的消耗量越大,其浓度越小,产物的浓度越大。由图2可知,温度为T2时,氮气的浓度小于一氧化二氮的浓度,说明反应的反应速率小于反应,反应的活化能大于反应;温度为T3时,生成物二氧化碳的浓度最大,说明发生的主要反应为反应。T1时B点一氧化碳转化率为50%,由化学方程式可知,一氧化碳和一氧化氮的浓度均为(2molL-1-2molL-150%)=1molL-1,氮气的浓度为2molL-150%12=0.5molL-1,二氧化碳的浓度为2molL-150%=1molL-1,由v正=v逆可得,k正k逆=c(N2)c2(CO2)c2(NO)c2(CO)=0.5molL-1(1molL-1)2(1molL-1)2(1molL-1)2=0.5,A点一氧化碳转化率为25%,则由化学方程式可知,一氧化碳和一氧化氮的浓度均为(2molL-1-2molL-125%)=1.5molL-1,氮气的浓度为2molL-125%12=0.25molL-1,二氧化碳的浓度为2molL-125%=0.5molL-1,v正v逆=k正c2(NO)c2(CO)k逆c(N2)c2(CO2)=0.5(1.5molL-1)2(1.5molL-1)20.25molL-1(0.5molL-1)2=40.5。6
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