能源短缺是人类社会面临的重大问题,利用化学反应可实现多种形式的能量相互转化。请回答以下问题:(1)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键
题型:不详难度:来源:
能源短缺是人类社会面临的重大问题,利用化学反应可实现多种形式的能量相互转化。请回答以下问题: (1)由气态基态原子形成1mol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旧键断裂和新键的形成过程。已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-93 kJ·mol-1。试根据表中所列键能数据,计算a 的数值为_______kJ/mol。
化学键
| H-H
| N-H
| N≡N
| 键能/kJ·mol-1
| 436
| a
| 945
| (2)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。已知在常压下有如下变化: ① 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH =a kJ/mol ② H2O(g)=H2O(l) ΔH =b kJ/mol 写出液态甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式: 。 (3)可利用甲醇燃烧反应设计一个燃料电池。如下图1,用Pt作电极材料,用氢氧化钾溶液作电解质溶液,在两个电极上分别充入甲醇和氧气。 ①写出燃料电池正极的电极反应式 。②若利用该燃料电池提供电源,与图1右边烧杯相连,在铁件表面镀铜,则铁件应是 极(填”A”或”B”);当铁件的质量增重6.4g时,燃料电池中消耗氧气的标准状况下体积为 L。
(4)如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,那么可以设想用如图2装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾(电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过)。 ①该电解槽的阳极反应式为 ,单位时间内通过阴离子交换膜的离子数与通过阳离子交换膜的离子数的比值为 。 ②从出口D导出的溶液是 (填化学式)。 |
答案
(14分)(1)391 (2分) (2)2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l); ΔH =(a +4b)kJ/mol(3分)(ΔH算错扣1分) (3)①O2+2H2O+4e-=4OH- (2分) ;②B;(1分) 1.12 (2分) (4)① 4OH--4e-=2H2O+O2↑(或2H2O—4e-= O2↑+4H+ )(2分);1:2(1分);② KOH(1分); |
解析
试题分析:(1)反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值,所以该反应的反应热△H=945kJ/mol+3×436 kJ/mol-6a=-93 kJ/mol,解得a=391 kJ/mol。 (2)根据盖斯定律可知,①+②×4,即得到2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l),则该反应的ΔH=(a +4b)kJ/mol。 (3)①原电池中正极得到电子,所以氧气在正极通入。由于电解质是氢氧化钾溶液,所以正极电极反应式是O2+2H2O+4e-=4OH-。 ②在铁件表面镀铜,则铁件应是应该做阴极,因此和电源负极相连,即铁件应是B。铁件的质量增重6.4g,说明析出的铜应该是6.4g,物质的量是0.1mol,转移电子的物质的量是0.2mol,所以根据电子的得失守恒可知,消耗氧气的物质的量是0.2mol÷4=0.05mol,标准状况下的体积是1.12L。 (4)①惰性电极电解硫酸钾溶液,则阳极是OH-放电,所以该电解槽的阳极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑。由于阴极是氢离子放电,所以根据电子的得失守恒可知,单位时间内通过阴离子交换膜的离子数与通过阳离子交换膜的离子数的比值为1:2。 ②由于D周围是氢离子放电,所以产生大量的OH-,因此从出口D导出的溶液是KOH。 点评:该题是中等难度的试题,试题贴近高考,综合性强,注重基础知识考查的同时,侧重能力的训练和解题方法的指导,有利于培养学生分析、归纳、总结问题的能力,也有助于提高学生的应试能力和学习效率。该题的关键是熟练掌握电化学原理,然后灵活运用即可。 |
举一反三
(6分,每空3分)完成下列填空: (1)2g碳与适量水蒸气反应生成CO和H2,需吸收21.80kJ热量,此反应的热化学方程式为________________________________________。 (2)已知 CH4(g)+2O2(g)="=" CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-Q1kJ·mol-1 , 2H2(g)+ O2(g) =2H2O(g);△H2=-Q2 kJ·mol-1, 2H2(g)+ O2(g) =2H2O(l);△H2=-Q3 kJ·mol-1。 常温下,取体积比3∶2的甲烷和氢气的混合气体22.4L(标准状况下),经完全燃烧后恢复至室温,则放出的热量为_________________。 |
(12分)化学反应过程中发生物质变化的同时,常常伴有能量的变化,这种能量的变化常以热能的形式表现出来,叫做反应热。由于反应的情况不同,反应热可以分为许多种,如燃烧热和中和热等。 (1)下列ΔH表示物质燃烧热的是 ;表示物质中和热的是 。 (填“ΔH1”、“ΔH2”和“ΔH3”等) A.2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) ΔH1 B.C(s)+1/2O2(g) = CO(g) ΔH2 C.CH4(g)+2O2(g) = CO2(g)+2H2O(g) ΔH3 D.C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH4 E.C6H12O6(s)+6O2(g) = 6CO2(g)+6H2O(l) ΔH5 F.NaOH(aq)+HCl(aq) = NaCl(aq)+H2O(l) ΔH6 G.2NaOH(aq)+H2SO4(aq) = Na2SO4(aq)+2H2O(l) ΔH7 (2)已知在101kPa、273K时,15g乙烷燃烧生成CO2和液态水,放出akJ的热量,下列热化学方程式正确的是 。 A.C2H6(g)+7/2O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(l) ΔH= +2akJ/mol B.C2H6(g)+7/2O2(g) = 2CO2(g)+3H2O(g) ΔH= -2akJ/mol C.2C2H6(g)+7O2(g) = 4CO2(g)+6H2O(l) ΔH= -4akJ/mol D.2C2H6(g)+7O2(g) = 4CO2(g)+6H2O(g) ΔH= -4akJ/mol (3)进一步研究表明,化学反应的能量变化(ΔH)与反应物和生成物的键能有关(键能可以简单地理解为断开1mol化学键时所需吸收的能量),下表是部分化学键的键能数据:
已知白磷(P4)的燃烧热为2378.0kJ/mol,白磷完全燃烧的产物(P4O10)的结构如下图所示,则上表中a= 。
(4)在25℃、101kPa下,1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。 |
航天飞船可用肼(N2H4)作动力源。已知1g液态肼和足量的液态过氧化氢反应生成N2和水蒸气时放出20.05kJ热量,化学方程式如下:N2H4+2H2O2===N2↑+4H2O。 下列说法中错误的是 ( )A.该反应中肼作还原剂 | B.此情况下,液态肼燃烧生成1molN2时放出的热量为641.6kJ | C.肼(N2H4)分子中只存在极性共价键 | D.该反应的反应物总能量高于生成物的总能量 |
|
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 |
已知: (1) 2Fe(s)+O2(g) =2FeO(s) △H=-544kJ·mol-1 (2) 2Al(s)+3/2 O2(g) =Al2O3(s) △H=-1675kJ·mol-1 则 2Al(s) +3FeO(s) =Al2O3(s) + 3Fe(s)的△H为A.-2491 kJ·mol-1 | B.+859 kJ·mol-1 | C.-1403 kJ·mol-1 | D.-859 kJ·mol-1 |
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