题目内容
【题目】有科学家预言,氢能将成为21世纪的主要能源,而且是一种理想的绿色能源。
(1)在101kPa下,1g氢气完全燃烧生成液态水放出142.9kJ的热量。
①该反应的反应物总能量_____生成物总能量(填“大于”、“小于”或“等于”)。
②该反应的热化学方程式为_______________________。
(2)若lmol氢气完全燃烧生成lmol气态水放出241kJ的热量。
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经计算表中a为_____
(3)炭粉与水蒸气反应生成CO(g)和标准状况下22.4LH2(g)吸收131.5kJ的热量,写出热化学方程式:_____________。
(4)当同一反应,生成物状态不同时,A(g)+B(g)=C(g) ΔH1<0;A(g)+B(g)=C(l) ΔH2<0,则ΔH1____ΔH2。
【答案】大于 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ· mol-1 436 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.5 kJ· mol-1 >
【解析】
(1)①反应是放热反应,所以反应物的总能量大于生成物的总能量;
②根据物质的物质的量与反应热成正比,热化学方程式的书写要求:标注物质聚集状态和对应反应的焓变;
(2)化学反应放出的热量=新键生成释放的能量-旧键断裂吸收的能量;
(3)吸热△H为正值;
(4)由气体变成液体要放热,ΔH2的绝对值更大,则ΔH1>ΔH2。
(1)①反应是放热反应,所以反应物的总能量大于生成物的总能量;
②在298K、101kPa时,1g即0.5molH2完全燃烧生成液态水,放出142.9kJ热量,则1molH2完全燃烧生成液态水,放出142.9kJ×2=285.8kJ热量,即氢气的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,则表示H2燃烧的热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-571.6 kJ·mol-1,或H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ· mol-1;
(2)若1mol氢气完全燃烧生成1mol气态水放出241kJ的热量,已知H-O键能为463kJ·mol-1,O=O键能为498kJ·mol-1,燃烧的热化学方程式:2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ·mol-1,设1mol H-H键完全断裂时吸收热量为X kJ,2X+498KJ-4×463KJ=-482kJ,解得X=436KJ;
(3)炭粉与水蒸气反应生成CO(g)和标准状况下22.4LH2(g)吸收131.5kJ的热量,吸热△H为正值,热化学方程式:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.5 kJ· mol-1。
(4)当同一反应,生成物状态不同时,A(g)+B(g)=C(g) ΔH1<0;A(g)+B(g)=C(l) ΔH2<0,由气体变成液体要放热,ΔH2的绝对值更大,则ΔH1>ΔH2。
【题目】石嘴山市打造“山水园林城市”,因此研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。
(1)SO2的排放主要来自于煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。
已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:
①SO2(g)+NH3·H2O(aq)= NH4HSO3(aq) ΔH1=a kJ/mol;
②NH3·H2O(aq)+ NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) ΔH2=b kJ/mol;
③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq) ΔH3=c kJ/mol。
则反应2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g) =2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的ΔH=______kJ/mol。
(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)
2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH =681.8 kJ/mol对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在温度为TK时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
时间/min 浓度/mol·L1 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
O2 | 1.00 | 0.79 | 0.60 | 0.60 | 0.64 | 0.64 |
CO2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 0.88 | 0.88 |
①0~10 min内,平均反应速率v(SO2)=_____mol/(L·min)。
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是_____(填字母)。
A.通入一定量的O2 B.加入一定量的粉状碳酸钙
C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂
(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g) ΔH=34.0 kJ/mol,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
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由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升髙而增大,其原因为_______;在1100K时,CO2的体积分数为______。
(4)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106 Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=____[已知:气体分压(P分)=气体总压(P)×体积分数]。
(5)汽车尾气还可利用反应2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) ΔH=746.8 kJ/mol,实验测得,v正=k正·c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数____(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。
②若在1L的密闭容器中充入1 molCO和1 mol NO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为40%,则k正︰k逆=_____。