资源描述
化学能与热能题组1化学反应中能量转化的实质与形式1.2016上海,10,3分一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中和代表不同元素的原子。关于此反应说法错误的是()A.一定属于吸热反应B.一定属于可逆反应C.一定属于氧化还原反应D.一定属于分解反应2.2016海南,11,4分双选由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是()A.由XY 反应的H=E5-E2B.由XZ反应的HH3B.H1H38.2016天津理综,10(1)(2)(3)(4),9分氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题:(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:。(2)氢气可用于制备H2O2。已知:H2(g)+A(l)B(l)H1O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)H2其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)H2O2(l)的H0(填“”“”或“=”)。(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)Hv(吸氢)(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为。9.2015广东理综,31,16分用O2将HCl转化为Cl2,可提高效益,减少污染。(1)传统上该转化通过如右所示的催化循环实现。其中,反应为:2HCl(g)+CuO(s) H2O(g)+CuCl2(s)H1反应生成1 mol Cl2(g)的反应热为H2,则总反应的热化学方程式为(反应热用H1和H2表示)。(2)新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。实验测得在一定压强下,总反应的HCl平衡转化率随温度变化的HClT曲线如图,则总反应的H0(填“”“=”或“MgBr2MgCl2MgF2D.由图可知此温度下MgI2(s)与Cl2(g)反应的热化学方程式为MgI2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+I2(g)H=-277 kJmol-14.2017沈阳质量监测(一),625 、101 kPa条件下,C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为393.5 kJmol-1、285.8 kJmol-1、870.3 kJmol-1,则2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)的反应热为()A.-488.3 kJmol-1B.+488.3 kJmol-1C.-191 kJmol-1D.+191 kJmol-15.2016兰州高三实战考试,13向100 mL 0.4 molL-1的氢氧化钡溶液中加入足量稀硫酸充分反应后,放出 5.12 kJ 的热量。如果向100 mL 0.4 molL-1的稀盐酸中加入足量氢氧化钡溶液充分反应后,放出2.2 kJ的热量,则硫酸钠溶液与氯化钡溶液反应的热化学方程式为()A.Ba2+(aq)+SO42-(aq)BaSO4(s)H=-2.92 kJmol-1B.Ba2+(aq)+SO42-(aq)BaSO4(s)H=-0.72 kJmol-1C.Ba2+(aq)+SO42-(aq)BaSO4(s)H=-18 kJmol-1D.Ba2+(aq)+SO42-(aq)BaSO4(s)H=-73 kJmol-1二、非选择题(共19分)6.2018成都毕业班摸底测试,24,8分CO2减排、捕集和利用是人类可持续发展的重要战略之一。(1)煤气化时的主要反应方程式是;从能量角度,煤气化(填“是”或“否”)有利于CO2减排。(2)利用 CO2和H2生成CH3OH来捕集CO2。已知CH3OH(l)、H2(g)的燃烧热分别为726.5 kJmol-1、285.8 kJmol-1,CO2和H2反应生成CH3OH(l)和H2O(l)的热化学方程式为。(3)利用太阳能捕集CO2的原理如图所示。图中能量转换过程为。b是(填“正”或“负”)极,铜片上的电极反应式为。7.2018陕西部分学校摸底检测,18(1)(2),11分“低碳经济”备受关注,CO2的有效开发利用成为科学家研究的重要课题。(1)已知:CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)H=-90.0 kJmol-1; H2O(l) H2O(g)H=+44.0 kJmol-1;C(s)的燃烧热H=-394.0 kJmol-1。则表示H2燃烧热的热化学方程式为。(2)在0.1 MPa、Ru/TiO2催化下,将H2和CO2按投料比n(H2)n(CO2)=41置于恒压密闭容器中发生反应:反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H1反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示。(选择性:转化的CO2中生成CH4或CO的百分比) 反应的H1(填“”“”或“=”)0;理由是。温度过低或过高均不利于反应的进行,原因是。350 时,反应的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。为减少CO在产物中的比率,可采取的措施有(列举一条)。 (满分45分30 分钟)一、选择题(每小题6分,共30分)1.一种新型燃料电池的原电池总反应2H2(g)+O2(g)2H+(aq)+2OH-(aq)H,则该反应的H为已知 H2(g)的燃烧热为285.8 kJmol-1,中和热为57.3 kJmol-1()A.+686.2 kJmol-1B.+457.0 kJmol-1C.-457.0 kJmol-1D.-686.2 kJmol-12.在25 、1.01105 Pa下,将22 g CO2通入750 mL 1.0 molL-1的NaOH溶液中充分反应,放出x kJ热量。在该条件下,将1 mol CO2通入2 L 1.0 molL-1的NaOH溶液中,充分反应,放出y kJ热量,则CO2(g)+NaOH(aq) NaHCO3(aq)H,则该反应的H为()A.(x-2y) kJmol-1B.(y-4x) kJmol-1C.(y-2x) kJmol-1D.(2y-8x) kJmol-13.氧化亚铜是一种重要的工业原料。已知1 g C(s)燃烧生成一氧化碳放出9.2 kJ的热量,氧化亚铜与氧气反应的能量变化如图所示。下列有关判断正确的是()A.碳C(s)的燃烧热为-110.4 kJ/molB.氧化亚铜与氧气的反应为吸热反应C.氧化亚铜与氧气反应的活化能为292 kJ/molD.足量炭粉与CuO反应生成Cu2O的热化学方程式为C(s)+2CuO(s) Cu2O(s)+CO(g)H=+35.6 kJ/mol4.某反应由AB、BC两步反应构成,反应的能量变化曲线如图所示,E1、E2、E3、E4表示活化能,下列有关该反应的H的计算正确的是()A.H=(E1+E2)-(E4+E3)B.H=(E4+E3)-(E1+E2)C.H=(E1+E2+E3)-E4D.H=(E1+E3)-(E2+E4)5.化学上,规定稳定单质的生成热为0;可用物质的生成热表示该物质的相对能量高低。氮的几种氧化物的相对能量如表所示(25 ,101 kPa条件下):物质及状态N2O(g)NO(g)NO2(g)N2O4(l)N2O5(g)相对能量/(kJmol-1)829033-2011下列推断不正确的是()A.在5种氮的氧化物中,NO(g)最活泼B.N2O4(l)2NO2(g)H=-86 kJmol-1C.N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)H=+55 kJmol-1D.1 mol N2O(g)分解成N2(g)和O2(g)需要放出82 kJ能量二、非选择题(共15分)6.6分一定条件下,在CO2与足量C反应所得平衡体系中加入H2和适当催化剂,有下列反应发生:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)H1=-206.2 kJmol-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2=-41.2 kJmol-1(1)二氧化碳与氢气反应转化为甲烷和水蒸气的热化学方程式是。(2)已知298 K时相关化学键的键能数据如表所示。化学键HHOHCHCOE/(kJmol-1)436.0462.8413.41 075.0根据键能计算H1=,它与上述实测值差异较大的原因可能是。7.9分近年来由于全球变暖和资源短缺等问题的日益严重,关于CO2和碳酸盐应用的研究受到人们的重视。(1)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素CO(NH2)2。已知:2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s)H=-159.47 kJmol-1NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)H=+116.49 kJmol-1H2O(l)H2O(g)H =+44.0 kJmol-1试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式:。(2)已知:CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)H=-41.2 kJmol-1,850 时在一体积为 10 L 的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O的浓度变化如图所示:下列说法正确的是(填序号)。A.达到平衡时,氢气的物质的量是0.12 molB.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44 kJ热量C.4 min内CO2的反应速率为0.003 molL-1min-1D.第8 min时,若充入氦气,不会导致v正(CO)v逆(H2O)(3)850 时,若在容积为2 L的密闭容器中同时充入 1.0 mol CO、3.0 mol H2O、a mol CO2和b mol H2。若达到平衡时各组分的体积分数都与(2)中平衡时各组分的体积分数相同,则a=,b=。(4)华盛顿大学的研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如图所示:上述生产过程中的能量转化方式是。上述电解反应在温度小于900 时进行,碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,阳极的电极反应式为2CO32-4e-2CO2+O2,则阴极的电极反应式为。答案1.A将和两种不同元素分别用X、Y表示,根据示意图可写出反应的化学方程式:2X2Y2 2X2Y+Y2,显然该反应属于分解反应,也属于氧化还原反应,但无法判断是吸热反应还是放热反应,故A项错误,C、D项正确。虽然“充分反应”但反应后仍有X2Y2未发生变化,所以该反应是可逆反应,B项正确。2.BC根据H=E生成物(总)-E反应物(总),由题图可知,由X生成Y的反应的 H=E3-E2,A项错误;根据题图,2X(g)的总能量大于Z(g)的总能量,故XZ的反应为放热反应,H0;CuSO4(s)Cu2+(aq)+SO42-(aq)H2H10,选B。8.(1)无污染、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2个)(2分)H2+2OH-2e-2H2O(2分)(2)(2分)(3)ac(2分)(4)光能转化为化学能(1分)【解析】(1)氢气的来源广且可再生,燃烧生成水,无污染,且单位质量的氢气燃烧放出的热量比汽油的多。碱性氢氧燃料电池的负极发生氧化反应,在碱性条件下氢气放电生成H2O。(2)题中的两个反应都是熵减的反应,由于两个反应均能自发进行,所以两个反应都是放热反应,即H10、H20。根据盖斯定律,将题中两个热化学方程式相加得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)H=H1+H2v(逆),即v(吸氢)v(放氢),d项错误。(4)太阳能分解水制氢,是光能转化为化学能的过程。9.(每空均为2分)(1)2HCl(g)+12O2(g)Cl2(g)+H2O(g)H1+H2(2)K(A)如图相同温度下,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向(即正反应方向)移动,HCl增大;且因反应为放热反应,故HCl仍随温度T的升高而降低BD(3)v(HCl)=2v(Cl2)=2n(Cl2)t=2(5.4-1.8)10-36.0-2.0 molmin-1=1.810-3 molmin-1(4)2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O【解析】(1)据图示写出反应CuCl2(s)+12O2(g)CuO(s)+Cl2(g)H2,由+可写出总反应的热化学方程式。(2)由题图中随温度升高,HCl转化率降低,可知总反应为放热反应,HMgCl2MgBr2MgI2,C项错误;根据题图可写出热化学方程式:Mg(s)+I2(g) MgI2(s)H=-364 kJmol-1和Mg(s)+Cl2(g) MgCl2(s)H=-641 kJmol-1,根据盖斯定律,由-得MgI2(s)+Cl2(g)MgCl2(s)+I2(g)H=-277 kJmol-1,D项正确。4.A由题意可知:C(s)+O2(g)CO2(g)H=-393.5 kJmol-1、H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1、CH3COOH(l)+ 2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)H=-870.3 kJmol-1,根据盖斯定律,由2+2-得:2C(s)+2H2(g)+O2(g)CH3COOH(l)H=-488.3 kJmol-1,本题选A。5.C第一个反应中Ba(OH)2和第二个反应中HCl的物质的量均为0.4 molL-10.1 L=0.04 mol,则Ba(OH)2溶液与足量稀硫酸反应的热化学方程式:Ba2+(aq)+2OH-(aq)+2H+(aq)+SO42-(aq)BaSO4(s)+2H2O(l)H1=-5.12kJ0.04mol=-128 kJmol-1;盐酸与足量Ba(OH)2溶液反应的热化学方程式:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H2=-2.2kJ0.04mol=-55 kJmol-1。Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式:Ba2+(aq)+SO42-(aq)BaSO4(s)H3,根据盖斯定律,由-2可得,则H3=H1-2H2=-128 kJmol-1-(-55 kJmol-1)2=-18 kJmol-1,C项正确。6.(1)C+H2O(g) CO+H2是(2)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l)H=-130.9 kJmol-1(3)太阳能电能化学能正2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O【解析】(1)煤气化时的主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气。煤气化有利于CO2减排。(2)根据题中信息可写出热化学方程式:CH3OH(l)+32O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-726.5 kJmol-1,H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1,根据盖斯定律,由3-得CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)H=-130.9 kJmol-1。(3)从题图可以看出,装置中能量转换过程为太阳能转化为电能,电能转化为化学能。由题图可知,H+向铜片移动,则铜片为阴极,铂片为阳极,a为负极,b为正极,CO2在铜片上被还原为 C2H4,铜片上的电极反应式为2CO2+12H+12e-C2H4+4H2O。7.(1)H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-286.0 kJmol-1(2)反应在350 达到平衡状态后,随温度升高,CO2的转化率降低,所以该反应是放热反应温度过低,化学反应速率慢;温度过高,反应向逆反应方向进行且CH4的选择性减小2.89104降低温度(或增大压强)【解析】(1)由题意知CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)H=-90.0 kJmol-1、H2O(l)H2O(g)H=+44.0 kJmol-1、C(s)+O2(g)CO2(g)H=-394.0 kJmol-1,根据盖斯定律,由(-2+)12可得H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-286.0 kJmol-1。(2)由题图2可知,温度400 时,容器中只发生反应,结合题图1可知,反应在350 达到平衡状态后,随温度升高CO2的转化率降低,说明该反应为放热反应。温度过低,反应速率慢;温度过高,反应向逆反应方向进行且CH4的选择性减小,故温度过低或过高均不利于反应的进行。设CO2的起始投料量为x mol,则CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)起始(mol)x4x0 0转化(mol)0.8x3.2x0.8x1.6x平衡(mol)0.2x0.8x0.8x1.6x平衡时CO2的分压为0.23.40.1 MPa,H2的分压为0.83.40.1 MPa,CH4的分压为0.83.40.1 MPa,H2O(g)的分压为1.63.40.1 MPa,故反应的平衡常数Kp=p(CH4)p2(H2O)p4(H2)p(CO2)=0.83.40.1(1.63.40.1)2(0.83.40.1)40.23.40.1=2.89104。降低温度或增大压强都能减少CO在产物中的比率。1.C根据已知条件可得:H+(aq)+OH-(aq)H2O(l)H1=-57.3 kJmol-1,2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2=-571.6 kJmol-1,根据盖斯定律,由-2可得:2H2(g)+O2(g) 2H+(aq)+2OH-(aq)H=-457.0 kJmol-1。2.B根据题意,将22 g CO2通入750 mL 1.0 molL-1NaOH溶液中,充分反应,n(CO2)=22g44gmol-1=0.5 mol,n(NaOH)=1.0 molL-1 0.75 L=0.75 mol,该反应既生成Na2CO3又生成NaHCO3,化学方程式为2CO2+3NaOHNaHCO3+Na2CO3+H2O,由0.5 mol CO2反应放出热量为x kJ,可知2 mol CO2发生相同的反应放出的热量为4x kJ,即热化学方程式为2CO2(g)+3NaOH(aq)NaHCO3 (aq)+Na2CO3(aq)+H2O(l)H=-4x kJmol-1;又将1 mol CO2通入2 L 1.0 molL-1 NaOH溶液中,充分反应,放出y kJ的热量,则热化学方程式为2NaOH(aq)+ CO2(g)Na2CO3(aq)+H2O(l)H=-y kJmol-1;根据盖斯定律,由-可得:NaOH(aq)+CO2(g) NaHCO3(aq)H=(y-4x) kJmol-1。3.D燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,而该题中C(s)燃烧的生成物为CO,故通过H=-9.2 kJ/g 12 g/mol=-110.4 kJ/mol计算所得的结果不是碳C(s)的燃烧热,A项错误。由题给图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应放热,B项错误。由题给图像可知,氧化亚铜与氧气反应的活化能为 348 kJ/mol,C项错误。根据题给信息可得热化学方程式:2C(s)+O2(g)2CO(g)H1=-220.8 kJ/mol;根据题图信息可得热化学方程式:2Cu2O(s)+O2(g) 4CuO(s)H2=-292 kJ/mol。足量炭粉与氧化铜反应的热化学方程式为C(s)+2CuO(s) Cu2O(s)+CO(g)H,根据盖斯定律,可得12(-)=,则H=12(H1-H2)=+35.6 kJ/mol,D项正确。4.DE1和E3均可看作断裂旧化学键吸收的能量,而E2和E4均可看作生成新化学键放出的能量,故反应的H=(E1+E3)-(E2+E4)。5.BA项,由题给表格中的数据可看出,NO(g)的相对能量最大,化学性质最活泼,最不稳定,推断正确;B项,反应热等于生成物总能量与反应物总能量之差,该反应的H=66 kJmol-1-(-20 kJmol-1)=+86 kJmol-1,推断错误;C项,该反应的H=66 kJmol-1+0-11 kJmol-1=+55 kJmol-1,推断正确;D项,N2O(g)N2(g)+12O2(g)该反应的H=0+0-82 kJmol-1=-82 kJmol-1,推断正确。6.(1)CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)H=-165.0 kJmol-1(2)-196.2 kJmol-1反应温度、压强不同(答案合理即可)【解析】(1)将题给热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由-可得CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H=-165.0 kJmol-1。(2)H1=E(反应物总键能)-E(生成物总键能),根据各物质的结构和表中数据可知,H1=1 075.0 kJmol-1+3436.0 kJmol-1-4413.4 kJmol-1-2462.8 kJmol-1=-196.2 kJmol-1。反应温度、压强不同,因此计算值与实测值可能差异较大。7.(1)2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)H=-86.98 kJmol-1 (2)BD(3)3.03.0(4)太阳能和电能转化为化学能3CO2+4e-C+2CO32-【解析】(1)将题给的三个热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由+-可得:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(l)H=-159.47 kJmol-1+116.49 kJmol-1-44.0 kJmol-1=-86.98 kJmol-1。(2)达到平衡时CO、H2O均转化了0.12 molL-1,则平衡时H2的浓度为0.12 molL-1,其物质的量为0.12 molL-110 L=1.2 mol,A项错误;达到平衡时CO、H2O 转化的物质的量均为 0.12 molL-110 L=1.2 mol,则反应体系放出的热量为41.2 kJmol-11.2 mol=49.44 kJ,B项正确;4 min内v(CO2)=0.12molL-14min= 0.03 molL-1min-1,C项错误;第8 min时,若充入氦气,虽然容器中总压强增大,但体系中各物质的浓度不变,平衡不移动,v正(CO)=v逆(H2O),D项正确。(3)由题意知,(3)中反应达到的平衡与(2)中反应达到的平衡互为等效平衡,又知该反应为气体分子数相等的反应,故有a=b和(1.0+a)(3.0+a)=2.03.0,解得a=b=3.0。(4)由题图可知,该生产过程中太阳能和电能转化为化学能。根据题图知,碳酸钙最终分解为CaO、C和O2,结合阳极的电极反应式可知阴极的电极反应式为3CO2+4e- C+2CO32-。
展开阅读全文