题目内容

化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。现提供H2燃烧反应中有关物质的化学键键能: H—H键键能为Q1 kJ·mol-1、H—O键键能为Q3 kJ·mol-1、O2分子内氧原子间的键能为Q2 kJ·mol-1
(1)请根据上述数据,在图中标注的数字处,填出能量变化的数值或根据箭头的指向填写能量变化是“放出”热量还是“吸收”热量。

(2)请写出1 molH2燃烧生成液态水的热化学反应方程式:____________________________。

(1)①2Q1+Q2 ②放出 ③4Q3 ④4Q3-(2Q1+Q2) ⑤吸收
(2)H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-[(4Q3+Q4)-(2Q1+Q2)]kJ·mol-1

解析

练习册系列答案
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一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中反应:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g)达到化学平衡状态。
(1)该反应的平衡常数表达式K=                 ;根据下图,升高温度,K值将       (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)500℃时,从反应开始到达到化学平衡,以H2的浓度变化表示的化学反应速率是  (用nB、tB表示)。
(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是      (填字母)。
a、CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化
b、混合气体的密度不再改变
c、混合气体的平均相对分子质量不再改变
d、v生成(CH3OH)= v消耗(CO)
(4)300℃时,将容器的容积压缩到原来的1/2,在其他条件不变的情况下,对平衡体系产生的影响是       (填字母)。
a、c(H2)减少
b、正反应速率加快,逆反应速率减慢
c、CH3OH 的物质的量增加
d、重新平衡时c(H2)/ c(CH3OH)减小
(5)根据题目有关信息,请在右下坐标图中标示出该化学反应过程的能量变化(标明信息)。

(6)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池。已知该燃料电池的总反应式为:2CH3OH +3O2+4OH- = 2CO32- + 6H2O,该电池中负极上的电极反应式是:2CH3OH–12e+16OH= 2CO32+ 12H2O ,则正极上发生的电极反应为:                                              

能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。
Ⅰ.已知:Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g)
ΔH1=a kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g)     ΔH2=b kJ·mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)  ΔH3=c kJ·mol-1
则C的燃烧热ΔH=________kJ·mol-1
Ⅱ.(1)依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号)。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)
D.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
若以熔融的K2CO3与CO2为反应的环境,依据所选反应设计成一个原电池,请写出该原电池的负极反应:_____________________________________。
(2)某实验小组模拟工业合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,开始他们将N2和H2混合气体20 mol(体积比1∶1)充入5 L合成塔中,反应前压强为P0,反应过程中压强用P表示,反应过程中与时间t的关系如图所示。

请回答下列问题:
①反应达平衡的标志是__________________________(填字母代号,下同)。
A.压强保持不变
B.气体密度保持不变
C.NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②0~2 min内,以c(N2)变化表示的平均反应速率为________________。
③欲提高N2的转化率,可采取的措施有_____________________________。
A.向体系中按体积比1∶1再充入N2和H2
B.分离出NH3
C.升高温度
D.充入氦气使压强增大
E.加入一定量的N2
(3)25℃时,BaCO3和BaSO4的溶度积常数分别是8×10-9和1×10-10,某含有BaCO3沉淀的悬浊液中,c(CO32-)=0.2 mol·L-1,如果加入等体积的Na2SO4溶液,若要产生BaSO4沉淀,加入Na2SO4溶液的物质的量浓度最小是________mol·L-1

2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图所示。

据此判断:
①该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。
②在T2温度下,0~2 s内的平均反应速率v(N2)=________。
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填代号)。


(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-867 kJ·mol-1
2NO2(g)N2O4(g) ΔH2=-56.9 kJ·mol-1
写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式:__________________________________________________________________
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用,以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为_______________________________________。

③常温下,0.1 mol·L-1的HCOONa溶液pH为10,则HCOOH的电离常数Ka=________。

(15分)资源化利用二氧化碳不仅可减少温室气体的排放,还可重新获得燃料或重要工业产品。
(1)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知:
①2NH3(g)+ CO2(g)= NH2CO2NH4(s)    △H = -159.47 kJ·mol-1
②NH2CO2NH4(s)= CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.49 kJ·mol-1
③H2O(l)= H2O(g) △H =+88.0 kJ·mol-1
试写出NH3和CO2合成尿素和液态水的热化学方程式                           
(2)在一定条件下,二氧化碳转化为甲烷的反应如下:
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)  ΔH<0
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时各物质的浓度分别为CO2:0.2mol·L—1,H2:0.8mol·L—1,CH4:0.8mol·L—1,H2O:1.6mol·L—1,起始充入CO2和H2的物质的量分别为                   。CO2的平衡转化率为              
②现有两个相同的恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II,在I中充入1 molCO2,和4 molH2,在II中充入1 mol CH4和2 mol H2 O(g) ,300℃下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是                (填字母)。

A.容器I、II中正反应速率相同
B.容器I、II中CH4的物质的量分数相同
C.容器I中CO2的物质的量比容器II中的多
D.容器I中CO2的转化率与容器II中CH4的转化率之和小于1
(3)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:

①上述生产过程的能量转化方式是       
②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,则阳极的电极反应式为               ,阴极的电极反应式为                          

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