题目内容

14．能源是国民经济发展的重要基础，我国目前使用的能源主要是化石燃料．
（1）在25℃、101kPa时，16g CH4完全燃烧生成液态水时放出的热量是890.31kJ，则CH4燃烧的热化学方程式是CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.31KJ/mol．
（2）已知：C（s）+O2（g）═CO2（g）△H1=-437.3kJ•mol-1
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H2=-285.8kJ•mol-1
CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H3=-283.0kJ•mol-1
则煤的气化主要反应的热化学方程式是：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H=-131.5kJ•mol-1．
（3）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焓变进行估算．
已知：C（石墨，s）+O2（g）═CO2（g）△H1=-393.5kJ/mol           ①
2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H2=-571.6kJ/mol              ②
2C2H2（g）+5O2（g）═4CO2（g）+2H2O（l）△H3=-2 599kJ/mol  ③
根据盖斯定律，计算298K时由C（石墨，s）和H2（g）生成1mol C2H2（g）反应的焓变△H=+226.7kJ•mol-1．

分析 （1）根据热化学方程式的书写方法可知，化学计量数与反应热成正比，并注意标明物质的聚集状态来解答；
（2）①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-437.3kJ•mol-1
②H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H=-285.8kJ•mol-1
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H=-283.0kJ•mol-1
①-②-③C（s）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）依据盖斯定律计算焓变即可；
（3）可以先根据反应物和生成物书写化学方程式，根据盖斯定律计算反应的焓变，最后根据热化学方程式的书写方法来书写热化学方程式．

解答 解：（1）16g即1molCH4在氧气中燃烧生成CO2和液态水，放出889kJ热量，则热化学方程式为：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.31KJ/mol，
故答案为：CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-890.31KJ/mol；
（2）①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-437.3kJ•mol-1
②H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（g）△H=-285.8kJ•mol-1
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H=-283.0kJ•mol-1
依据盖斯定律计算，①-②-③得到固态碳与水蒸汽反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式是：C（s）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=-131.5kJ•mol-1；
故答案为：-131.5kJ•mol-1；
（3）已知：①C （s，石墨）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ•mol-1；
②2H2（g）+O2（g）=2H2O （l）△H2=-571.6kJ•mol-1；
③2C2H2（g）+5O2（g）═4CO2（g）+2H2O （l）△H2=-2599kJ•mol-1；
2C （s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）的反应可以根据①×2+②×$\frac{1}{2}$-③×$\frac{1}{2}$得到，所以反应焓变△H=2×（-393.5kJ•mol-1）+（-571.6kJ•mol-1）×$\frac{1}{2}$-（-2599kJ•mol-1）×$\frac{1}{2}$=+226.7kJ•mol-1，
故答案为：+226.7kJ•mol-1．

点评 本题考查学生盖斯定律的应用和热化学方程式的书写方面的知识，注意反应热等于反应物的总键能-生成物的总键能、盖斯定律的应用．

练习册系列答案
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6．汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如下：

①写出该反应的热化学方程式N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183kJ/mol．
②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是增大．（填“增大”、“减小”或“不变”）
7．某实验需要0.2mol NaOH固体，用托盘天平称取固体时，天平读数（游码及砝码）将（　　）
A．等于8.0 gB．等于8.00 gC．大于8.0 gD．等于0.2 g
2．用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术．反应①为主反应，反应②和③为副反应．
①$\frac{1}{4}$CaSO4（s）+CO（g）?$\frac{1}{4}$CaS（s）+CO2（g）△H1=-47.3 kJ•mol-1
②CaSO4（s）+CO（g）?CaO（s）+CO2（g）+SO2（g）△H2=+210.5kJ•mol-1
③CO（g）?$\frac{1}{2}$C（s）+$\frac{1}{2}$CO2（g）△H3=-86.2kJ•mol-1
（1）反应2CaSO4（s）+7CO（g）?CaS（s）+CaO（s）+6CO2（g）+C（s）+SO2（g）的△H=4△H1+△H2+2△H3（用△H1、△H2和△H3表示）．
（2）反应①～③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线如图所示，结合各反应的△H，归纳lgK-T曲线变化规律：（a）当△H＞0时，lgK随温度升高而增大，当△H＜0时，lgK随温度升高而减小；（b）当温度同等变化时，△H的数值越大lgK的变化越大；（或△H的数值越大，lgK随温度的变化程度越大）．
（3）向盛有CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO，反应①于900℃达到平衡，c平衡（CO）=8.0×10-5 mol•L-1，计算CO的转化率99%（忽略副反应，结果保留两位有效数字）．
9．氨既是实验室中常用试剂，也是工业上重要原料．
（1）某学习小组欲制备少量的氨水．供选用的试剂有：①NH4Cl ②（NH4）2CO3．提供的装置如图1，请回答下列问题：
①装置A试管内发生反应的化学方程式为（NH4）2CO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH3↑+CO2↑+H2O；

②从提供的仪器中选择并组装一套本实验的合理、简洁装置，按气流方向连接顺序为（用图中标注的导管口符号表示）a→edf；
（2）氨在氧气中燃烧，生成水和一种单质．
已知：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H=-572kJ•mol-1
写出氨在氧气中燃烧生成液态水和气态单质的热化学方程式：4NH3（g）+3O2（g）=2N2（g）+6H2O（l）△H=-1531.2 kJ•mol-1；
（3）已知在一定条件下，将1molN2和3molH2混合于一个10L的密闭容器中发生的反应为N2+3H2$?_{高温高压}^{催化剂}$2NH3，5min后达到平衡，平衡时氨的体积分数为25%．
①该反应的平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（N{H}_{3}）}{c（{N}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$；
②从反应开始到平衡时，N2的反应速率v（N2）=0.008mol/（L﹒min）；
（4）工业上以氨气、空气为主要原料制取硝酸．在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H＞0．该反应的反应速率（v）随时间（t）变化的关系如图2所示．若t2、t4时刻只改变一个条件，下列说法正确的是（填选项序号）AB．
A．在t1～t2时，可依据容器内气体的压强保持不变判断反应已达到平衡状态
B．在t2时，采取的措施可以是升高温度
C．在t3～t4时，可依据容器内气体的密度保持不变判断反应已达到平衡状态
D．在t5时，容器内NO2的体积分数是整个过程中的最大值
（5）为检验氨气与酸反应得到的某种常见氮肥的成分，某同学进行了以下实验：
①加热氮肥样品产生气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，另一种气体能使澄清石灰水变浑浊．②取少量该氮肥样品溶于水，并加入少量BaCl2溶液，没有明显变化．由此可知该氮肥的主要成分可能是C（填选项序号）； A．NH4Cl    B．（NH4）2CO3        C．NH4HCO3   D．NH4NO3
（6）硝酸厂常用Na2CO3溶液吸收处理尾气NO2生成CO2．若9.2g NO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1mol，则反应的离子方程式是：2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2．
19．CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标．

（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4L容器中通入6mol CO2、6mol CH4，发生如下反应：CO2 （g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）．平衡体系中各组分体积分数如下表：
物质CH4CO2COH2
体积分数0.10.10.40.4
①此温度下该反应的平衡常数K=64
②已知：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-890.3kJ•mol-1
CO（g）+H2O （g）=CO2（g）+H2 （g）△H=+2.8kJ•mol-1
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1
反应CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g） 的△H=+247.3kJ•mol-1
（2）以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸．
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图1所示．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低
②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是增大反应压强、增大CO2的浓度
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O
（3）Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2．①如果寻找吸收CO2的其他物质，下列建议合理的是ab
a．可在碱性氧化物中寻找
b．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c．可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li2O吸收CO2后，产物用于合成Li4SiO4，Li4SiO4用于吸收、释放CO2．原理是：在500℃，CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO2，Li4SiO4再生，说明该原理的化学方程式是CO2+Li4SiO4?Li2CO3+Li2SiO3
（4）利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品．反应A：CO2+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{高温}$CO+H2+O2
高温电解技术能高效实现（3）中反应A，工作原理示意图如图2：CO2在电极a放电的反应式是CO2+2e-═CO+O2-．
6．（1）家用液化气的主要成分之一是丁烷（C4H10），当1kg丁烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水时，放出热量为5×104kJ，试写出表示丁烷燃烧热的热化学方程式：C4H10（g）+×$\frac{13}{2}$O2（g）═4CO2（g）+5H2O△H=-2900kJ/mol．
3．向HC1、AlCl3混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，生成沉淀的量随NaOH溶液加入量的变化关系如图所示，则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是（　　）
A．M点对应的溶液中：K+、Fe2+、NO${\;}_{3}^{-}$、SO${\;}_{4}^{2-}$
B．N点对应的溶液中：K+、NH${\;}_{3}^{+}$、HCO${\;}_{3}^{-}$、Cl-
C．S点对应的溶液中：Na+、Ag+、SO${\;}_{4}^{2-}$、NO${\;}_{3}^{-}$
D．R点对应的溶液中：Na+、SO${\;}_{4}^{2-}$、NO${\;}_{3}^{-}$、Cl-
4．甲烷、一氧化碳和氢气、甲醇等既是重要的燃料也是重要的化工原料．已知：
①2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H1=-571.6kJ•mol-1
②CH4（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO（g）+2H2（g）△H2=-36kJ•mol-1
③CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H3=+216kJ•mol-1
（1）氢气的燃烧热△H为-285.8kJ•mol-1，写出甲烷不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：CH4（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）═CO（g）+2H2O（l）△H=-607.6kJ•mol-1．
（2）现有1mol由H2O（g）与O2组成的混合气体，且O2的体积分数为x，将此混合气体与足量CH4充分反应．当x=0.75时，反应②与③放出（或吸收）的总能量为0．若②反应过程中能量转化过程如图所示，下列有关说法中正确的是C．
A．E1=36kJ     B．E2=36kJ      C．E1-E2=36kJ      D．E3-E1=36kJ
（3）工业上可通过CO和H2化合制得CH3OH：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1（CO结构式为C≡O）．又知某些化学键的键能（断开1mol化学键时所需要的最低能量）值如表：
化学键C-CC-HH-HC-OC≡OH-O
键能（kJ•mol-1）3484134363581072463
则△H1=-116kJ•mol-1，在相应的反应条件下，将1mol CO（g）与足量H2（g）充分混合反应只生成CH3OH（g）后，反应焓变＞△H1．（用“＞”、“＜”或“=”填空）

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