15.热化学方程式中的ΔH实际上是热力学中的一个物理量,叫做焓变,其数值和符号与反应物和生成物的总能量有关,也与反应物和生成物的键能有关;

(1)如下图1所示表示的是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:______________________。

 

(2)化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。

①已知:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g);H=-185 kJ·mol1H298(H2)=436 kJ·mol1H298(Cl2)=247 kJ·mol1,则H298(HCl)=____________。

②图2表示氧族元素中的氧、硫、硒、碲在生成氢化物时的焓变数据,根据焓变数据可确定a、b、c、d分别代表哪种元素,试写出硒化氢在热力学标准态下,发生分解反应的热化学方程式:__________________________。

(3)已知:①Fe2O3(s)+3CO(g)===2Fe(s)+3CO2(g);ΔH=-25 kJ·mol1,②3Fe2O3(s)+CO(g)===2Fe3O4(s)+CO2(g);ΔH=-47 kJ·mol1,③Fe3O4(s)+CO(g)===3FeO(s)+CO2(g);ΔH=+19 kJ·mol1

请写出CO还原FeO的热化学方程式:______________________________。

解析:(1)图1可以看出,生成物的能量比反应物能量低,是放出热量,其差值为368 kJ·mol-1-134 kJ·mol-1=234 kJ·mol-1,由于反应放出能量,所以ΔH=-234 kJ·mol-1;其热化学方程式为NO2(g)+CO(g)===NO(g)+CO2(g);ΔH=-234 kJ·mol-1

(2)①根据ΔH=∑E(反应物)-∑E(生成物),即反应热等于反应物的键能总和跟生成物的键能总和之差。ΔHH298(H2)+H298(Cl2)-2H298(HCl)=436 kJ·mol-1+247 kJ·mol-1-2H298(HCl)=-185 kJ·mol-1。解得:H298(HCl)=434 kJ·mol-1。②图Ⅱ是生成氢化物的焓变,ΔH越小生成的氢化物越稳定,所以可知,a、b、c、d分别代表碲、硒、硫、氧。由此可知生成H2Se时吸收能量,那么H2Se分解时放出能量,其热化学方程式为H2Se(g)===Se(g)+H2(g);ΔH=-81 kJ/mol。

(3)根据盖斯定律,联立①、②、③式将[①-(②+③×2)÷3]÷2即可得方程式为:FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g);然后相应的计算出ΔH=-11 kJ·mol-1

答案:(1)NO2(g)+CO(g)===NO(g)+CO2(g);ΔH=-234 kJ·mol1

(2)①434 kJ·mol1 ②H2Se(g)===Se(g)+H2(g);ΔH=-81 kJ/mol

(3)FeO(s)+CO(g)===Fe(s)+CO2(g);ΔH=-11 kJ·mol1

14.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,等等。

(1)许多化学反应的反应热可以直接测量,其测量的仪器叫做________。

(2)下列ΔH表示物质燃烧热的是________;表示物质中和热的是________。(填ΔH1、ΔH2、ΔH3等)

A.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH1

B.C(s)+O2(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

H.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)===CH3COONa(aq)+H2O(l);ΔH8

(3)2.00 g C2H2气体完全燃烧生成液态水和CO2,放出99.6 kJ的热量。写出该反应的热化学方程式__________________。

(4)充分燃烧一定量的丁烷放出的热量大小为Q kJ,生成的CO2恰好与5 mol·L1100 mL KOH溶液完全反应生成正盐。求燃烧1 mol丁烷放出的热量________。

解析:本题考查燃烧热、中和热的概念,热化学方程式的书写及计算。(4)中由消耗KOH的量可知,生成CO20.25 mol,根据丁烷燃烧的反应方程式中计量数关系计算可知丁烷为 mol,即 mol。

答案:(1)量热计 (2)ΔH4、ΔH5 ΔH6、ΔH8

(3)C2H2(g)+O2(g)===2CO2(g)+H2O(l);ΔH=-1 294.8 kJ·mol1 (4)16Q  kJ

13.将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为C+H2O(g)CO+H2。C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式分别为

C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH1=-393.5 kJ·mol1

H2(g)+O2(g)===H2O(g);ΔH2=-242.0 kJ·mol1

CO(g)+O2(g)===CO2(g);ΔH3=-283.0 kJ·mol1

试回答:

(1)请你根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应生成CO和H2的热化学方程式:____________________________________________________________。

(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________(填“多”或“少”)。

甲同学据此认为:“煤炭燃烧时加少量水,可以使煤炭燃烧放出更多的热量”。

乙同学根据盖斯定律作出了如下所示的循环图。

 

请你写出ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4之间存在的关系式______________________________________________________________。

乙同学据此认为:“将煤转化为水煤气再燃烧放出的热量,最多与直接燃烧煤放出的热量相同。”请分析:甲、乙两同学观点正确的是________(填“甲”或“乙”)同学,另一同学出现错误观点的原因是

________________________________________________________。

解析:首先考虑的是如何把“C(s)与水蒸气”这两种反应物和“CO和H2”这两种生成物“同位”。基本原则就是在确定好化学计量数的前提下。再根据方程式的组合时的倍数和加减来确定ΔH的值。计算多步反应的ΔH之间的关系,关键是看各反应之间能否构成总反应与各步反应之间的关系,在图形上看应该是一个闭合的反应关系,它们之间符合盖斯定律。

答案:(1)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g);ΔH=+131.5 kJ·mol1 

(2)多 ΔH1=ΔH2H3H4 乙

甲同学忽视了反应C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)为吸热反应

12.某实验小组设计用50 mL 1.0 mol/L盐酸跟50 mL 1.1 mol/L 

氢氧化钠溶液在右图装置中进行中和反应。在大烧杯底部 

垫泡沫塑料(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相

平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条),大 

烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度\

计和环形玻璃搅拌捧通过。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。

试回答下列问题:

(1)本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和。试

问:盐酸在反应中若因为有放热现象,而造成少量盐酸在反应中挥发,则测得的中和热________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

(2)该实验小组做了三次实验,每次取溶液各50 mL,并记录如下原始数据。

实验序号
起始温度t1/℃
终止温度(t2)/℃
温差(t2t1)/℃
 
盐酸
NaOH溶液
平均值
1
25.1
24.9
25.0
31.6
6.6
2
25.1
25.1
25.1
31.8
6.7
3
25.1
25.1
25.1
31.9
6.8

已知盐酸、NaOH溶液密度近似为1.00 g/cm3,中和后混合液的比热容C=4.18×103 kJ/(g·℃),则该反应的中和热为ΔH=________________。

(3)若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应,则测得的中和热会________(填“偏大”“偏小”或“不变”),其原因是________________________________。

(4)在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸溶液的步骤,若无此操作步骤,则测得的中和热________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

解析:(1)若因为有放热现象导致少量盐酸在反应中挥发,减少了HCl的量,故测得的中和热会偏小。(4)小题也同理,不洗涤温度计上的盐酸溶液,会造 成测NaOH的温度偏高,温差偏小,测得中和热偏小。

(2)温度(t2t1)应取三次实验的平均值6.7℃来计算。

ΔH=-=-

=-56.01 kJ/mol。

答案:(1)偏小 (2)-56.01 kJ/mol (3)偏小 用醋酸代替盐酸,醋酸电离要吸收热量,造成测得中和热偏小 (4)偏小

11.(2010·改编题)科学家预测“氢能”将是未来最理想的新能源。请回答下列问题:

(1)实验测得,1 g氢气燃烧生成液态水放出142.9 kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为____________。

100℃
 
 
(2)利用水分解制备H2,某化学家设计了下列化学反应步骤:

250℃
 
 
①________(反应条件750℃) ②2HBr+Hg   ,HgBr2+H2↑ ③HgBr2+CaO    ,HgO+CaBr2

500℃
 
 
④2HgO    ,2Hg+O2

反应①可表示为____________________。你认为该方法的主要缺点是_______________________________________________________________。

(3)如图是正在研究中的一种流程(硫-碘热循环法制氢气),其中用了过量的碘。

请写出硫-碘热循环法制氢气总化学反应方程式:__________________ 。

用硫-碘热循环法制取氢气的最大优点是_____________________________

________________________________________________________________。

(4)有人认为目前利用氢气作为能源不太现实。请问你认为是否现实?________(填“不现实”或“现实”),说明能够支持你的观点的两点理由①____________________________________________________________;

②____________________________________________________________。

解析:(1)计算出1 mol氢气燃烧放出的热量便可写出其燃烧热的热化学方程式。

(2)根据题意可知总反应的化学方程式为H2O===H2↑+O2↑⑤,观察题给3个化学方程式,可以得出①=⑤-②-③-×④,则①的化学方程式为:CaBr2+H2O750 ℃,2HBr+CaO;主要缺点是耗能高且使用了重金属汞,会产生污染。

(3)观察图示的转化关系,可知在整个过程中发生的反应主要有以下几个:

2H2O+SO2+I2  △ ,H2SO4+2HI①

H2SO4  △ ,H2O+SO2↑+O2↑②

2HI △ I2+H2

SO2、I2
 
三个方程式相加可得H2OSO2        O2↑+H2↑。观察整个过程,可知反应过程中利用核能提供了所需的大部分能量,需要额外消耗的能量较小,因此,生成的SO2和I2可以循环使用,其他产物对环境无污染,耗能低是本方法的最大优点。

(4)可以填“现实”,也可以填“不现实”,但必须说明理由,否则此项不得分。

答案:(1)H2(g)+O2(g)点燃,H2O(l);ΔH=-285.8 kJ/mol

(2)CaBr2+H2O750℃,2HBr+CaO 循环过程需要很高的能量,且使用重金属汞,会产生污染

(3)H2O SO2、I2, O2↑+H2↑ 生成的SO2和I2可以循环使用,其他产物对环境无污染;利用核能提供了所需的大部分能量,需要额外消耗的能量较少

(4)现实 制取H2以水为原料,来源丰富;H2的燃烧产物是水,不会给环境带来污染。

或:不现实 现有制取H2的方法耗能大,制取的成本太高,另外是氢气沸点太低,给储存和运输带来困难。

 0  7999  8007  8013  8017  8023  8025  8029  8035  8037  8043  8049  8053  8055  8059  8065  8067  8073  8077  8079  8083  8085  8089  8091  8093  8094  8095  8097  8098  8099  8101  8103  8107  8109  8113  8115  8119  8125  8127  8133  8137  8139  8143  8149  8155  8157  8163  8167  8169  8175  8179  8185  8193  447348 

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