14.将煤转化为水煤气的主要化学反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为:
C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)===H2O(g);ΔH=-242.0 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-283.0 kJ·mol-1
请回答:
(1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方程式:________________________________________________________________________。
(2)比较反应热数据可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃烧放出的热量之和比1 mol C(s)完全燃烧放出的热量多。甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”;乙同学根据盖斯定律做出右面循环图:
并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”。
请分析:甲、乙两同学观点正确的是__________(填“甲”或“乙”);判断的理由是________________________________________________________________________。
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)水煤气不仅是优良的气体燃料,也是重要的有机化工原料。CO和H2在一定条件下可以合成:①甲醇 ②甲醛 ③甲酸 ④乙酸。试分析当CO和H2按1∶1的体积比混合反应,合成上述________(填序号)物质时,可以满足“绿色化学”的要求,完全利用原料中的原子,实现零排放。
解析:根据盖斯定律将方程式合并即可得C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g);ΔH=+131.5 kJ·mol-1,由此可知煤转化成水煤气是吸热反应,而甲正是忽略了这个问题,才误认为“煤转化成水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”。CO和H2按1∶1反应合成物质时,可达到零排放,符合“绿色化学”的要求,则合成的物质的最简式应满足CH2O,则②、④符合。
答案:(1)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g);ΔH=+131.5 kJ·mol-1
(2)乙 甲同学忽略了煤转化为水煤气要吸收热量(或ΔH1=ΔH2+ΔH3,且ΔH2>0)
(3)①减少污染 ②燃烧充分 ③方便运输(任写两个) (4)②④
13.(2008·重庆理综,13)化学反应N2+3H22NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是( )
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(l);
ΔH=2(a-b-c) kJ·mol-1
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g);
ΔH=2(b-a) kJ·mol-1
C. N2(g)+H2(g)NH3(l);ΔH=(b+c-a) kJ·mol-1
D. N2(g)+H2(g)NH3(g);ΔH=(a+b) kJ·mol-1
解析:通过图分析起点 mol N2(g)+ mol H2(g),变化三阶段为①吸收能量a kJ;②放出能量b kJ;③放出能量c kJ到1 mol NH3(l)。故可得热化学方程式:
N2(g)+H2(g)NH3(l) ΔH=(a-b-c) kJ·mol-1,扩大计量数后得到A。
答案:A
12.卫星发射时,用铝粉与高氯酸铵(NH4ClO4)的混合物为固体燃料,点燃时,铝粉氧化放热引发高氯酸铵分解,其化学方程式可表示为:2NH4ClO4===N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑,反应放出大量的热,下列有关此反应的叙述中错误的是( )
A.上述反应属于分解反应
B.上述反应瞬间产生的大量高温气体推动卫星发射升空
C.反应从能量变化上说,主要是化学能转变为热能和动能
D.在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用
解析:2NH4ClO4===N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑是分解反应,同时产生的大量高温气体推动卫星发射。从能量变化的角度分析,主要是化学能转变为热能和动能。至于高氯酸铵在反应中的作用,由于Cl元素的化合价由 ―→,N元素的化合价从 ―→,O元素的化合价从 ―→,故NH4ClO4在反应中既是氧化剂又是还原剂。
答案:D
11.已知下列热化学方程式:
Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g);ΔH=-24.8 kJ/mol
Fe2O3(s)+CO(g)===Fe3O4(s)+CO2(g);ΔH=-15.73 kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g);ΔH=+640.4 kJ/mol
则14 g CO气体还原足量FeO固体得到Fe固体和CO2气体时对应的ΔH约为( )
A.-218 kJ/mol B.-109 kJ/mol C.+218 kJ/mol D.+109 kJ/mol
解析:该问题可以转化为CO(g)+FeO(s)===Fe(s)+CO2(g);ΔH=?所以应用盖斯定律,若把已知给出的3个热化学方程式按照顺序编号为①、②、③,那么[(①-②)×-③]×即可。
答案:B
10. 下列反应中,其反应放热的是( )
①NaOH溶液中加入盐酸 ②由乙醇制C2H4 ③铝热反应 ④由氯酸钾制O2
A.①② B.②③ C.①③ D.①④
解析:一般来说,化合反应、中和反应、铝热反应为放热反应,分解反应为吸热反应。B、D选项中的物质的制取反应都属于分解反应,都要吸收热量,故只能选C。
答案:C
9.如图所示,把盛有几小块镁片的试管放入盛有25℃的饱和石灰水的烧杯中,再用滴管向试管中滴入2 mL的稀盐酸。下列对烧杯中的实验现象的描述及原因说明中正确的是( )
A.烧杯中出现白色浑浊,原因是试管中的反应放出热量使烧杯中饱和石灰水温度升高,溶
质析出
B.烧杯中出现白色浑浊,原因是试管中的反应吸收热量使烧杯中饱和石灰水温度降低,溶
C.烧杯中没有任何现象,原因是试管中的反应与烧杯中饱和石灰水没有关系
D.烧杯中没有任何现象,原因是试管中的反应既不放出热量,也不吸收热量
解析:金属镁与酸反应放出热量,而Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而降低。
8.将V1 mL 1.00 mol·L-1 HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50 mL)。下列叙述正确的是( )
A.做该实验时环境温度为22℃
B.该实验表明化学能可以转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约为1.00 mol·L-1
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
解析:实验所测量的温度不是环境温度,而是反应后溶液的温度;根据图像,当V1=30 mL时,反应混合液温度最高,说明此时二者恰好完全反应,V2=20 mL,1.00 mol·L-1×30 mL=c(NaOH)×20 mL,c(NaOH)=1.5 mol·L-1;NH4Cl(s)与Ba(OH)2·8H2O(s)的反应也有水生成,但该反应是吸热反应。
7. 化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化,下列图示能表示Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应过程中能量变化的是( )
解析:Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应过程中吸收热量,即生成物的总能量大于反应物的总能量。
6. 盖斯定律认为:不管化学反应是一步完成或分为数步完成,这个过程的热效应是相同的。
已知:H2O(g)===H2O(l);ΔH1=-Q1 kJ·mol-1
C2H5OH(g)===C2H5OH(l);ΔH2=-Q2 kJ·mol-1
C2H5OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g);ΔH3=-Q3 kJ·mol-1
若使23 g酒精液体完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量为(kJ)( )
A.Q1+Q2+Q3 B.0.5(Q1+Q2+Q3)
C.0.5Q1-1.5Q2+0.5Q3 D.1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3
解析:23 g酒精为0.5 mol,汽化吸热0.5 Q2 kJ,0.5 mol酒精生成H2O 1.5 mol,H2O液化放热1.5Q1 kJ,故23 g酒精液体完全燃烧放出的热量应为:(1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3) kJ。
5. 已知25℃、101 kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为:
C(石墨,s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-393.51 kJ·mol-1
C(金刚石,s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-395.41 kJ·mol-1
据此判断,下列说法中正确的是( )
A.由于石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的能量低
B.由于石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的能量高
C.由于石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的能量低
D.由于石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的能量高
解析:用石墨燃烧的热化学方程式减去金刚石燃烧的热化学方程式得:
C(石墨,s)===C(金刚石,s);ΔH=+1.9 kJ·mol-1,由于ΔH>0,所以石墨制备金刚石是吸热反应,即石墨吸收能量才能成为金刚石,故石墨的能量比金刚石的能量低。