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- 2021-07-08 发布
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化学反应与能量变化
一、选择题
1.下列对于太阳能、生物质能和氢能利用的说法不正确的是 ( )
A.将植物的秸秆、杂草和人畜粪便等加入沼气发酵池中,在富氧条件下,经过缓慢、复杂的氧化反应最终生成沼气,从而有效利用生物质能
B.芒硝晶体(Na2SO4•10H2O)白天在阳光下曝晒后失水、溶解吸热,晚上重新结晶放热,实现了太阳能转化为化学能继而转化为热能
C.在工农业生产、日常生活中需要大量应用氢能源,但需要解决氢气的廉价制备、氢气的储存和运输等问题
D.垃圾处理厂把大量生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能,减轻了垃圾给城市造成的压力,改善了城市环境
【答案】A
【解析】A. 植物秸秆、枝叶、杂草含有生物质能,可发酵制取甲烷,从而有效利用生物质能,但在厌氧条件下进行,故A错误;B.Na2SO4•10H2O失水和结晶属于化学变化,能量转换形式为化学能和热能的转化,白天在阳光下曝晒后失水,转换形式为太阳能和化学能的转化,所以B选项是正确的;C.在生活和生产中大量应用氢能源,首先要解决由水制备氢气的能耗、氢气的贮存和运输等问题,所以C选项是正确的;D.垃圾处理厂利用垃圾发电可将生活垃圾中的生物质能转化为热能、电能等,所以D选项是正确的。故选A。
2.由合成气制备二甲醚,涉及如下反应:
(i)2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g) ΔH1
(ii)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2
能量变化如图所示:
下列说法正确的是 ( )
A.ΔH1<ΔH2
B.反应(ii)为吸热反应
C.C2H4(g)+H2O(g)CH3OCH3(g) ΔH = -5.2 kJ·mol-1
D.若在容器中加入催化剂,则E2-E1将变小
【答案】A
【解析】A. 根据图像数据可知,ΔH1 = -29.1 kJ·mol-1,ΔH2 = -23.9 kJ·mol-1,则ΔH1<ΔH2,故A项正确;B. 从图像数据可看出,ΔH2<0,即反应(ii)为放热反应,故B项错误;C. 根据盖斯定律可知,反应(ii)-反应(i)可得反应C2H4(g)+H2O(g)CH3OCH3(g),则ΔH = ΔH2-ΔH1 = -23.9 kJ·mol-1-(-29.1 kJ·mol-1)= +5.2 kJ·mol-1,故C项错误;D. 若在容器中加入催化剂,降低了反应的活化能,但不会改变反应焓变,则E2-E1的差值不变,故D项错误;答案选A。
3.下列叙述或书写正确的是 ( )
A.H2(g)+F2 (g)===2HF(g) △H=-270 kJ·mol -1,则相同条件下,2mol HF气体的能量大于1mol氢气和1mol氟气的能量之和
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1,则氢气的燃烧热大于241.8kJ.mol-1
C.含20.0gNaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和,放出28.7kJ的热量,则表示该中和反应的热化学方程式为NaOH+HCl===NaCl+H2O △H =-57.4kJ·mol-1
D.500℃、30MPa时,发生反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H =-38.6kJ·mol-1在此条件下将1.5molH2和过量N2充分反应,放出热量19.3kJ
【答案】B
【解析】A.从热化学方程式H2(g)+F2(g)=2HF(g) △H=-270kJ·mol-1可知,反应放热,即1mol氢气和1mol氟气的总能量大于2molHF气体的总能量,故A错误;B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ·mol-1
,水由气体变为液体要放出热量,即1mol氢气的燃烧热大于241.8kJmol-1,故B正确;C.热化学方程式没有标明物质的聚集状态,故C错误;D.H2的物质的量为1.5mol,完全消耗1.5mol氢气会放出19.3kJ的热量,由于该反应为可逆反应,氢气不可能完全转化为氨气,所以放出的热量小于19.3kJ,故D错误。故选B。
4.下列说法正确的是 ( )
A.将NaOH溶液分多次缓慢注入盐酸中,还是一次性快速注入盐酸中,都不影响中和热测定
B.已知反应的中和热为ΔH= -57.3 kJ·mol-1,则稀H2SO4和稀Ca(OH)2溶液反应的中和热ΔH= -2×57.3 kJ·mol-1
C.燃烧热是指在101 kPa时可燃物完全燃烧时所放出的热量,故S(s)+3/2O2(g)═SO3(g) ΔH= -315 kJ·mol-1 即为硫的燃烧热
D.化学键断裂时吸收能量,形成时释放能量
【答案】D
【解析】A.分多次缓慢,不能测定最高温度,则测定中和热偏小,应一次性快速注入盐酸中,故A错误;B.生成硫酸钙放热,则稀硫酸和稀Ca(OH)2溶液反应的反应热ΔH< -2×57.3 kJ·mol-1,则稀硫酸和稀Ca(OH)2溶液反应的中和热ΔH< -57.3 kJ·mol-1,故B错误;C.硫燃烧生成稳定氧化物为二氧化硫,不能生成SO3(g),故C错误;D. 化学键断裂时吸收能量,形成时释放能量,故D正确。故选D。
5.白磷与氧气可发生如下反应:P4+5O2=P4O10已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为:P—P a kJ·mol-1、P—O b kJ·mol-1、P=O c kJ·mol-1、O=O d kJ·mol-1。根据图示的分子结构和有关数据估算该反应的ΔH,其中正确的是 ( )
A.(4c+12b-6a-5d) kJ·mol-1 B.(6a+5d-4c-12b) kJ·mol-1
C.(4c+12b-4a-5d) kJ·mol-1 D.(4c+5d-4a-12b) kJ·mol-1
【答案】B
【解析】化学反应的实质是反应物原有化学键的断裂和生成物新化学键生成的过程。依据键能的数值可以估算化学反应的热效应,即△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。根据反应P4+5O2═P4O10,并结合物质的结构式可知,白磷分子中含有6个P-P键,氧气中含有1个O=O键,P4O10分子中含有4个P=O键和12个P-O键,因此该反应的△H=6a+5d-(4c+12b),因此答案选B。
6.根据各物质间的能量循环图,下列说法正确的是 ( )
A.ΔH4>0 B.ΔH1+ΔH5=0
C.ΔH2+ΔH3+ΔH4=ΔH6 D.ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0
【答案】D
【解析】A.水蒸气变为液态水为放热过程,故ΔH4<0,错误;B. 两个化学变化中物质聚集状态不同,故相加不等于0,错误;C. ΔH2<0,ΔH3<0,ΔH4<0,ΔH6>0,故ΔH2+ΔH3+ΔH4ΔH6,错误,D. 根据能量守恒定律,ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6=0,正确。
7.一定条件下,在水溶液中 1 mol Cl-、ClOx- (x=1,2,3,4)的能量(kJ)相对大小如图所示,下列有关说法正确的是 ( )
A.a、b、c、d、e 中,c 最稳定
B.一定温度下,Cl2 与 NaOH 溶液反应生成的产物有 a、b、d, 溶液中 a、b、d 的浓度之比可能为 11∶1∶2
C.b→a+c 反应的活化能为反应物的总能量减去生成物的总能量
D.b→a+d 反应的热化学方程式为:3ClO (aq)=ClO3- (aq)+2Cl- (aq) ΔH=+116 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】根据氯元素的化合价,a、b、c、d、e依次代表Cl-,ClO-,ClO2-,ClO3-,ClO4-,据此答题。A.a,b,c,d,e中a能量最低,所以a最稳定,故A错误;B.氧化还原反应遵循电子守恒,Cl2与NaOH溶液反应生成的产物有a(Cl-)、b(ClO-)、d(ClO3-),氯元素的化合价由0价降为-1价,升为+1价和+5价,由电子守恒得:n(Cl-)=n(ClO-)+5nd(ClO3-),当溶液中a、b、d 的浓度之比为11∶1∶2,上述电子守恒式成立,故B正确;C.反应物的总能量减去生成物的总能量=-△H,依据图中数据无法判断b→a+c反应的活化能,故C错误;D.b→a+d,根据转移电子守恒得该反应方程式为3ClO-=ClO3-+2Cl-,反应热=(64kJ/mol+2×30kJ/mol)-3×60kJ/mol=-116kJ/mol,所以该热化学反应方程式为3ClO-(aq)=ClO3-(aq)+2Cl-(aq) △H=-116kJ/mol,故D错误。故选B。
8.如图是SO2(g)和O2(g)反应生成SO3(g)的能量变化示意图,由图可知 ( )
A.2 SO2(g)+ O2(g)2 SO3(g) △H= -197.8 kJ/mol
B.2 SO2(g)+ O2(g)2 SO3(g) △H= +197.8 kJ/mol
C.2 SO2(g)+ O2(g)2 SO3(g) △H= +98.9 kJ/mol
D.2 SO2(g)+ O2(g)2 SO3(g) △H= -98.9 kJ/mol
【答案】A
【解析】据图分析反应物总能量大于生成物总能量,为放热反应,SO2(g)+ O2(g) ⇌SO3(g) △H=-98.9kJ/mol。因此可推出:2 SO2(g)+ O2(g)2 SO3(g) △H= -197.8 kJ/mol,答案为A。
9.下列有关热化学方程式及其叙述正确的是 ( )
A.氢气的燃烧热为-285.5 kJ/mol,则水电解的热化学方程式为:2H2O(l) =2H2(g)+O2(g) △H=+285.5 kJ/mol
B.lmol甲烷完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出890 kJ热量,它的热化学方程式为:1/2CH4(g)+O2(g)=
1/2CO2(g)+H2O(l) △H=-445 kJ/mol
C.已知2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1,则C(s)的燃烧热为-110. 5kJ/mol
D.HF与NaOH 溶液反应:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) △H=-57.3 kJ/mol
【答案】B
【解析】A、根据燃烧热的定义,水电解的热化学方程式为2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H=+571kJ·mol-1,故A错误;B、1mol甲烷放出的热量为890kJ,则0.5molCH4燃烧放出的热量为890×0.5kJ=445kJ,热化学方程式为1/2CH4(g)+O2(g)= 1/2CO2(g)+H2O(l) △H=-445 kJ·mol-1,故B正确;C、C燃烧生成的稳定氧化物为CO2,C(s)燃烧热的绝对值大于110.5kJ·mol-1,故C错误;D、HF为弱酸,与NaOH反应生成1molH2O,放出的热量小于57.3kJ,且HF应以化学式保留,故D错误。
10.NF3是一种温室气体,其存储能量的能力是CO2的12 000~20 000倍,在大气中的寿命可长达740年,如表所示是几种化学键的键能:
化学键
N≡N
F—F
N—F
键能/kJ/mol
946
154.8
283.0
下列说法中正确的是 ( )
A.过程N2(g)→2N(g)放出能量
B.过程N(g)+3F(g)→NF3(g)放出能量
C.反应N2(g)+3F2(g)===2NF3(g)的ΔH>0
D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,仍可能发生化学反应
【答案】B
【解析】A.N2(g)→2N(g)为化学键的断裂过程,应吸收能量,故A错误;B.N(g)+3F(g)→NF3(g)为形成化学键的过程,放出能量,故B正确;C.反应N2(g)+3F2(g)→2NF3(g) △H=(946+3×154.8-283.0×6)kJ•mol-1=-287.6kJ•mol-1,△H<0,为放热反应,故C错误;D.NF3吸收能量后如果没有化学键的断裂与生成,无化学变化的发生,故D错误;故选B。
11.下列说法正确的是 ( )
A.将NaOH溶液分多次缓慢注入盐酸中,还是一次性快速注入盐酸中,都不影响中和热测定
B.已知反应的中和热为ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则稀H2SO4和稀Ca(OH)2溶液反应的中和热ΔH=-2×57.3 kJ·mol-1
C.燃烧热是指在101 kPa时可燃物完全燃烧时所放出的热量,故S(s)+3/2O2(g)═SO3(g)ΔH=-315
kJ·mol-1即为硫的燃烧热
D.已知冰的熔化热为6.0 kJ·mol-1,冰中氢键键能为20.0 kJ·mol-1,假设1 mol冰中有2 mol氢键,且熔化热完全用于破坏冰中的氢键,则最多只能破坏1 mol冰中15%氢键
【答案】D
【解析】A.将NaOH溶液分多次缓慢注入盐酸中,会有热量的损失,中和热数值测定结果偏小;必须一次性快速注入盐酸中,减小热量损失,A错误;B.中和热是指在稀溶液中,氢离子和氢氧根离子生成1molH2O放出的热量,与酸碱的用量和酸碱的元数无关,故B错误;C.S的燃烧热是指1molS固体完全燃烧生成SO2放出的热量,而不是SO3,故C错误;D.冰是由水分子通过氢键形成的分子晶体,冰的熔化热为6.0 kJ·mol-1,1mol冰变成0℃的液态水所需吸收的热量为6.0 kJ ,全用于打破冰的氢键,冰中氢键键能为20.0 kJ·mol-1,1mol冰中含有2mol氢键,需吸收40.0 kJ 的热量,6.0/40.0×100%=15%;所以最多只能打破1mol 冰中全部氢键的15%,故D正确;综上所述,本题选D。
12.已知热化学方程式:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH=-Q kJ·mol-1(Q>0)。下列说法正确的是 ( )
A.相同条件下,2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所具有的能量小于2 mol SO3(g)所具有的能量
B.将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)置于一密闭容器中充分反应后,放出热量为Q kJ
C.增大压强或升高温度,该反应过程放出更多的热量
D.如将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热Q kJ,则此过程中有2 mol SO2(g)被氧化
【答案】D
【解析】A.反应是放热反应,依据反应前后能量守恒,相同条件下,2molSO2(g)和1molO2(g)所具有的能量大于2molSO3(g)所具有的能量,选项A错误;B、△H=-QkJ·mol-1,Q的具体含义是:当2mol 的二氧化硫与1mol 的氧气完全反应生成2mol 的三氧化硫时,放出的热量为QkJ ,但这是一个可逆反应,不可能完全反应,因此放出的热量小于Q kJ,选项B错误;C、增大压强,该平衡向正反应方向移动,放出热量更多,升高温度,该平衡向逆反应方向移动,放出热量减少,选项C错误;D、如将一定量SO2(g)和O2(g)置于某密闭容器中充分反应后放热QkJ,参加反应的二氧化硫为2mol,故一定有2molSO2(g)被氧化,选项D正确;答案选D。
13.一些烷烃的燃烧热如下表:
下列表达正确的是 ( )
A.乙烷燃烧的热化学方程式为2C2H6(g)+7O2(g)===4CO2(g)+6H2O(g) ΔH=-1560.8 kJ·mol-1
B.稳定性:正丁烷>异丁烷
C.正戊烷的燃烧热大于3531.3 kJ·mol-1
D.相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越多
【答案】C
【解析】A项,乙烷的燃烧热为1560.8kJ/mol,指1molC2H6(g)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)放出1560.8kJ的热量,乙烷燃烧热表示的热化学方程式为C2H6(g)+O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=-1560.8kJ/mol,A项错误;B项,正丁烷和异丁烷互为同分异构体,1mol正丁烷和异丁烷完全燃烧都生成4molCO2(g)和5molH2O(l),正丁烷的燃烧热>异丁烷的燃烧热,则正丁烷具有的能量>异丁烷具有的能量,根据能量越低越稳定,稳定性:正丁烷<异丁烷,B项错误;C项,正戊烷和2—甲基丁烷互为同分异构体,根据正丁烷的燃烧热>异丁烷的燃烧热知,互为同分异构体的化合物支链多的燃烧热小,正戊烷的燃烧热>2—甲基丁烷的燃烧热,正戊烷的燃烧热大于3531.3kJ/mol,C项正确;D项,随着碳原子数的增多烷烃含碳质量分数逐渐增大,1gCH4、C2H6、C3H8完全燃烧放出的热量依次为55.64kJ(=55.64kJ)、52.03kJ(=52.03kJ)、50.49kJ(=50.49kJ),可见相同质量的烷烃,碳的质量分数越大,燃烧放出的热量越少,D项错误;答案选C。
14.几种物质的能量关系如下图所示。下列说法正确的是 ( )
A.C(s)+O2(g)=CO2(g) △H =—965.1 kJ·mol-1
B.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H =-221.2 kJ·mol-1
C.由图可知,甲烷的燃烧热为779.7 kJ·mol-1
D.通常由元素最稳定的单质生成生成1mol纯化合物时的反应热称为该化合物的标准生成焓,由图可知,CH4(g)的标准生成焓为+74.8 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】A、根据能量关系,无法计算出C和O2生成CO2的焓变,故A错误;B、根据能量关系,CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=(854.5-965.1)kJ·mol-1=-110.6kJ·mol-1,故B正确;C、根据图可知,甲烷的燃烧热为890.3kJ·mol-1,故C错误;D、该反应为化合反应,属于放热反应,即CH4(g)的标准生成焓为(890.3-965.1)kJ·mol-1=-74.8kJ·mol-1,故D错误。
15.下列说法正确的是 ( )
A.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-801.3kJ•mol-1 结论:CH4的燃烧热为801.3kJ/mol
B.稀溶液中有H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/mol 结论:将盐酸与氨水的稀溶液混合后,若生成1mol H2O,则会放出57.3kJ的能量
C.Sn(s,灰)Sn(s,白)ΔH=+2.1kJ/mol (灰锡为粉末状) 结论:锡制品在寒冷的冬天因易转化为灰锡而损坏
D.C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g) ,C(s,金刚石)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-395kJ/mol 结论:相同条件下金刚石性质比石墨稳定
【答案】C
【解析】A、燃烧热是生成稳定的产物(液态水)放出的热量,不能是气态水,故A错误;B、氨水是弱电解质,电离需吸收热量,所以放出的热量小于57.3 kJ,所以稀硫酸与氨水反应的中和热大于-57.3 kJ/mol,故B错误;C.由Sn(s、灰)Sn(s、白)可知,温度低于13.2°C时,白锡转化为灰锡,灰锡以粉末状存在,故C正确;D、由①C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ•mol-1,②C(s,金刚石)+O2(g)=CO2(g)△H2=-393.0kJ•mol-1,则①-②得,C(S,石墨)=C(S,金刚石)△H=+1.9kJ•mol-1,金刚石能量大于石墨的总能量,物质的量能量越高越不稳定,则石墨比金刚石稳定,故D错误;故选C。
16.已知:① CH3COOH(l)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1
② C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
③ 2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH3=c kJ·mol-1
④ 2C(s)+2H2(g)+O2(g)=CH3COOH(l) ΔH4=d kJ·mol-1 下列说法正确的是 ( )
A.使用催化剂,ΔH1减小 B.b>0
C.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=kJ·mol-1 D.d=2b-c-a
【答案】D
【解析】A.使用催化剂能够改变反应的活化能,但不改变ΔH,故A项错误;B.②为燃烧反应,反应放热,b<0;C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH3=c kJ·mol-1由盖斯定律可知,H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔH=- c/2 kJ·mol-1,故C项错误;D.根据盖斯定律,②×2-③-①得到④,ΔH4=d kJ·mol-1 =(2b-c-a) kJ·mol-1,故D项正确。综上,本题选D。
二、非选择题
17.Ⅰ)
(1)实验中能观察到的现象是____________________。(选填代号)
A.试管中镁片逐渐溶解 B.试管中产生无色气泡
C.烧杯外壁变冷 D.烧杯底部析出少量白色固体
(2)由实验推知,MgCl2溶液和H2的总能量________(填“大于”“小于”“等于”)镁片和盐酸的总能量。
Ⅱ)用50mL0.50mol/L盐酸与50mL0.55mol/LNaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃用品是___________,除此之外还有一处错误的是____________________。
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,求得的中和热数值(绝对值)__________(填“偏大、偏小、无影响”)。
Ⅲ
)(1)煤燃烧的反应热可通过以下两个途径来利用:a.利用煤在充足的空气中直接燃烧产生的反应热;b.先使煤与水蒸气反应得到氢气和一氧化碳,然后使得到的氢气和一氧化碳在充足的空气中燃烧。这两个过程的热化学方程式为:
a.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=E1 ①
b.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)ΔH=E2 ②
H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g)ΔH=E3 ③
CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g)ΔH=E4 ④
请表达E1、E2、E3、E4之间的关系为E2=_________________。
(2)如图所示在常温常压下,1摩尔NO2 和1摩尔CO完全反应生成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:___________________。
(3)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。已知某些化学键的键能如下表所示:
共价键
H—H
Cl—Cl
H—Cl
键能/(kJ·mol-1)
436
247
434
则反应:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的焓变ΔH = ____________________。
【答案】A B D 小于 环形玻璃搅拌棒 小烧杯口和大烧杯口没有平齐(其它合适答案给分)
偏小 E2=E1-E3-E4 NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) ΔH=-234 kJ·mol-1
ΔH =-185 kJ·mol-1
【解析】Ⅰ)(1)镁与盐酸剧烈反应,产生氢气并放出大量的热,由于氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小,所以饱和石灰水升温后析出的氢氧化钙使溶液呈浑浊状,镁条溶解,故ABD选项中的现象符合;故答案为:ABD;
(2)当反应物的能量高于生成物的能量时,反应是放热反应,故MgCl2溶液和H2的总能量小于镁片的盐酸的总能量,故答案为:小于;
Ⅱ)(1)由量热计的构造可知该装置的缺少仪器是环形玻璃搅拌棒;中和热测定实验成败的关键是保温工作,内外烧杯为一样高,否则,热量散失大;故答案为:环形玻璃搅拌棒;小烧杯口和大烧杯口没有平齐;
(2)大烧杯上如不盖硬纸板,会有一部分热量散失,求得的中和热数值将会减小,故答案为:偏小;
Ⅲ)(1)①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=E1,③H2(g)+O2(g)═H2O(g)△H=E3,④CO(g)+O2(g)═CO2(g)△H=E4,根据盖斯定律,①-③-④可得:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g),故E2=E1-E3-E4,故答案为:E1-E3-E4;
(2)由图可知,1摩尔NO2和1摩尔CO完全反应生成CO2和NO放出热量为(368-134)kJ=234kJ,反应热化学方程式为:NO2(g)+CO(g)═NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJ•mol-1,故答案为:NO2(g)+CO(g)═NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJ•mol-1;
(3)反应热=反应物总键能-生成物总键能,故反应:H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)的焓变△H=436kJ/mol+247kJ/mol-2×434kJ/mol=-185kJ/mol,故答案为:-185 kJ/mol。
18.(1)真空碳热还原-氧化法可实现由铝矿制备金属铝,其相关的热化学方程式如下:
Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)═3AlCl(g)+3CO(g) △H=akJ·mol-1
3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g) △H=bkJ·mol-1
反应Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g)的△H=________kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示);
(2)已知 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)△H反应过程的能量变化如图所示,已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3放出99kJ的热量,请回答下列问题:
①图中A分别表示______________;
②E的大小对该反应的反应热_________(填“有”或“无”)影响;
③该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5会使图中B点 __________(填“升高”“降低”)。
【答案】a+b 反应物总能量 无 降低
【解析】(1)①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)═3AlCl(g)+3CO(g) △H=akJ•mol-1,②3AlCl(g)═2Al(l)+AlCl3(g) △H=bkJ•mol-1,结合盖斯定律可知,反应①+②得到Al2O3(s)+3C(s)═2Al(l)+3CO(g) △H=(a+b)kJ•mol-1,故答案为:a+b;
(2)①图中A、C分别表示反应物总能量、生成物总能量,故答案为:反应物总能量;
②E为活化能,反应热可表示为A、C活化能的大小之差,活化能的大小与反应热无关,故答案为:无;
③
催化剂能够降低反应的活化能,不影响反应物和生成物能量高低,因此图中B点会降低,故答案为:降低。
19.碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活中的主要能源物质。请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N,转化过程如下:
ΔH=+88.6 kJ/mol则M、N相比,较稳定的是_____________。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH=-238.6 kJ/mol,CH3OH(l)+12O2(g)===CO2(g)+2H2(g) ΔH=-a kJ/mol,则a________238.6(填“>”“<”或“=”)。
(3)将Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量,写出该反应的热化学方程式:__________________________________。
(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧,所得物质可作耐高温材料,4Al(s)+3TiO2(s)+3C(s)===2Al2O3(s)+3TiC(s) ΔH=-1 176 kJ/mol,则反应过程中,每转移1 mol电子放出的热量为________。
【答案】M < 2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)===4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290 kJ/mol 98 kJ
【解析】(1)M转化为N是吸热反应,所以N的能量高,不稳定,M能量低,较稳定;综上所述,本题答案是:M。
(2)甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量少,故a<238.6。综上所述,本题答案是:<。
(3)反应的化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)===4HCl(g)+CO2(g),当有2 mol Cl2参与反应时释放出290kJ热量,所以该反应的热化学方程式为2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)===4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290 kJ/mol。综上所述,本题答案是:2Cl2(g)+2H2O(g)+C(s)===4HCl(g)+CO2(g) ΔH=-290 kJ/mol。
(4)所给反应中转移12 mol电子,故每转移1 mol电子放出的热量为1176 kJ÷12=98 kJ。综上所述,本题答案是:98 kJ。
20.(1)FeS2焙烧产生的SO2可用于制硫酸。已知25 ℃、101 kPa时:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1=-197 kJ·mol-1;
H2O(g)H2O(l) ΔH2=-44 kJ·mol-1;
2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l) ΔH3=-545 kJ·mol-1。
则SO3(g)与H2O(l)反应的热化学方程式为__________________。
(2)已知下列反应的热化学方程式:
6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)2C3H5(ONO2)3(l) ΔH1;
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH2;
C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH3。
则反应4C3H5(ONO2)3(l)12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g)的ΔH为____。
(3)已知:在热力学标准状态(298 K、1.01×105 Pa)下,由稳定的单质发生反应生成1 mol化合物的反应热叫该化合物的生成热(ΔH),下图为氧族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图。①请你归纳氧族元素氢化物的稳定性与氢化物的生成热(ΔH)之间的关系:_________________。②写出硒化氢在热力学标准状态下,发生分解反应的热化学方程式:______________。
【答案】SO3 (g)+H2O(l)H2SO4(l) ΔH=-130 kJ·mol-1 12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1 氧族元素对应氢化物越稳定,ΔH越小 H2Se(g)Se(s)+H2(g) ΔH=-81 kJ·mol-1
【解析】(1)2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH1=-197 kJ·mol-1 ①;H2O(g)=H2O(l) ΔH 2=-44 kJ·mol-1 ②;2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l) ΔH 3=-545 kJ·mol-1 ③。根据盖斯定律,由(③-①-②×2)×得SO3 (g)+H2O(l)=H2SO4(l) ΔH=-130 kJ·mol-1,故答案为:SO3 (g)+H2O(l)=H2SO4(l) ΔH=-130 kJ·mol-1;
(2)①6C(s)+5H2(g)+3N2(g)+9O2(g)=2C3H5(ONO2)3(l) ΔH 1;②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH 2;③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH 3。根据盖斯定律,由②×5+③×12-①×2得4C3H5(ONO2)3(l)= 12CO2(g)+10H2O(g)+O2(g)+6N2(g) ΔH=12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1,故答案为:12ΔH3+5ΔH2-2ΔH1;
(3)①根据元素周期律,同一主族元素非金属性越强,生成氢化物越容易,氢化物越稳定;而根据热力学,能量越低越稳定,a、b、c、d依次为H2Te、H2Se、H2S、H2O,由此可见氧族元素的氢化物越稳定,ΔH越小,故答案为:氧族元素对应氢化物越稳定,ΔH越小;
②由①可知,b为硒化氢的生成热数据,则H2S发生分解反应的热化学方程式为H2Se(g)=Se(s)+H2
(g) ΔH=-81 kJ·mol-1,故答案为:H2Se(g)=Se(s)+H2(g) ΔH=-81 kJ·mol-1。