(10分)为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的反应热,并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定,也可进行理论推算。(1)
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(10分)为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的反应热,并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定,也可进行理论推算。 (1) 实验测得,5g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,则甲醇的燃烧热ΔH= 。 (2)今有如下两个热化学方程式:则a b(填>, =" ," <) H2(g)+O2(g) = H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1 H2(g)+O2(g) = H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1 (3)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反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量。
化学键
| H-H
| N-H
| N≡N
| 键能/kJ·mol-1
| 436
| 391
| 945
| 已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=a kJ·mol-1。试根据表中所列键能数据估算a 的值: (写出 + 或-)。 (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=-393.5kJ·mol-1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ·mol-1 2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599kJ·mol-1 根据盖斯定律,计算298K时由C(s)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的反应热△H = 。 |
答案
(1) △H=-726.4 kJ·mol-1(2分) (2) >(2分) (3) -93(3分) (4) + 226.7 kJ·mol-1 |
解析
(1)燃烧热是指在一定条件下1mol可燃物完全燃烧生成我的的氧化物时所放出的热量。5g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甲醇完全燃烧放出的热量是113.5kJ×=726.4kJ。 (2)氢气燃烧生成液体水放出的热量多,但△H小,即a大于b。 (3)根据反应热的概念可知△H=945 kJ·mol-1+3×436 kJ·mol-1-2×3×391 kJ·mol-1=-93kJ·mol-1。 (4)将反应①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ·mol-1、反应②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ·mol-1、反应③2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599kJ·mol-1叠加,即①×4+②-③得到4C(s)+2H2(g)=2 C2H2(g),所以反应的△H等于453.4 kJ·mol-1,生成1mol C2H2(g)反应的反应热△H =+226.7 kJ·mol-1。 |
举一反三
(16分)以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业叫煤化工。 (1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为: C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ•mol-1, ①该反应在常温下 自发进行(填“能”与“不能”); ②恒温,在容积可变的密闭容器中,进行如上可逆反应。一段时间后,下列物理量不发生变化时,能表明该反应已达到平衡状态的有 Ⅰ混合气体的密度; Ⅱ容器内气体的压强; Ⅲ混合气体的总物质的量; ⅣCO物质的量浓度 A.只有Ⅳ B.只有Ⅰ和Ⅳ C.只有Ⅱ和Ⅲ D.Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ (2)水煤气再进一步反应可制取氢气。反应为H2O(g)+CO(g) H2(g)+CO2(g),某温度下该反应的平衡常数K= 4/9。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,只投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是 。
起始浓度
| 甲
| 乙
| 丙
| c(H2)/mol/L
| 0.010
| 0.020
| 0.020
| c(CO2)/mol/L
| 0.010
| 0.010
| 0.020
| A.反应开始时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢 B.平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60% C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012mol/L D.平衡时,乙中CO2的转化率大于60% (3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ,右图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ•mol—1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2反应
①下列措施中能使c (CH3OH)增大的是 。 A.升高温度 B.充入He(g),使体系压强增大 C.将H2O(g)从体系中分离出来 D.再充入1mol CO2和3mol H2 ②在温度T1时,当反应达到平衡时,测得n(H2) =" 2.4" mol;其它条件不变,在温度T2时,当反应达到平衡时,测得n(CO2) =" 0.82" mol,则T2 T1。(填“>”、“<”或“=”), (4)在一定条件下科学家从烟道气中分离出CO2与太阳能电池电解水产生的H2合成甲醇。CH3OH、H2的燃烧热分别为:△H=-725.5kJ/mol、△H=-285.8kJ/mol。 ①写出工业上以CO2、H2合成CH3OH和液态水的热化学方程式: ; ②该转化的积极意义是 ; ③有人提出,可以设计反应CO2=C+O2(△H>0、△S<0)来消除CO2对环境的影响。请你判断是否可行并说出理由: |
相关数据如下表:
| H2(g)
| Br2(g)
| HBr(g)
| 1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
| 436
| 200
| 369
| 则已知H2(g) + Br2(g) =" 2HBr" (g)△H 为 A.△H =" +" 102kJ/mol B.△H =" -" 102kJ/mol C.△H =" +" 267kJ/mol D.△H =" -" 267kJ/mol |
(6分)依据叙述,写出下列反应的热化学方程式。 ①在25℃、101 kPa下,32g甲醇(CH3OH)的燃烧放出的热量为725.8kJ,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为(已知常温下甲醇为液态) ______________________________________________________________ ②1.00 L 1.00 mol·L-1H2SO4溶液与2.00 L 1.00 mol·L-1 NaOH溶液完全反 应,放出114.6 kJ热量,表示其中和热的热化学方程式为 _________________________________________________________________。 |
2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3的ΔH=—99kJ·mol-1.请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示___________、___________; (2)图中△H= ___________KJ·mol-1; (3)已知单质硫的燃烧热为296 KJ·mol-1,写出表示硫燃烧的热化学方程式 ___________; (4)计算由S(s)生成3 molSO3(g)的△H = ___________ 。 |
(6分)自然界里氮的固定途径之一是在闪电的作用下,N2与O2反应生成NO。 (1)在不同温度下,反应N2(g)+O2(g)2NO(g) DH=a kJ·mol-1的平衡常数K如下表:
温度/℃
| 1538
| 1760
| 2404
| 平衡常数K
| 0.86×10-4
| 2.6×10-4
| 64×10-4
| 该反应的△H 0(填“>”、“=”或“<”)。 (2)2404℃时,在容积为1.0L的密闭容器中通入2.6mol N2和2.6mol O2,计算反应: N2(g)+O2(g)2NO(g)达到平衡时N2的浓度为 。(此温度下不考虑O2与NO的反应。计算结果保留两位有效数字) (3)科学家一直致力于研究常温常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道:在常温、常压光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。相应的热化学方程式如下: 2N2(g)+6H2O(1)=4NH3 (g)+3O2(g) DH=+1530kJ·mol-1 则氨催化氧化反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(1)的反应热DH= 。 (用含a的代数式表示) |
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