题目内容

近几十年来,对以氢能源作为未来动力燃料的研究获得了迅速发展.像电一样,氢是一种需要依靠其他能源如石油、煤、原子能等的能量来制取的所谓“二级能源”,而存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源称为一级能源,如煤、石油、太阳能和原子能等.
(1)为了有效发展民用氢能源,首先必须制得廉价的氢气,下列可供开发又较经济且资源可持续利用的制氢气的方法是
 

A.电解水               
B.锌和稀硫酸反应
C.光解海水             
D.以石油、天然气为原料
(2)燃烧氢气时耗氧量小,发热量大.已知4克H2燃烧生成液态水时放热为571.6kJ,试写出表示H2燃烧热的热化学方程式为:
 
.
(3)碳燃烧的热化学方程式为:C(g)+O2(g)=CO2 (g);△H=-393.5kJ/mol
试通过计算说明等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是
 
.
(4)化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程.化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量.已知:N≡N键的键能是948.9kJ?mol-1,H-H键的键能是436.0kJ?mol-1.由N2和H2合成1molNH3时可放出46.2kJ的热量.N-H键的键能是
 
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(5)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义.有些反应的反应热虽然无法直接测得,但可通过间接的方法测定.现根据下列3个热化学反应方程式:
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-24.8kJ?mol-1
3Fe2O3(s)+CO(g)═2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47.2kJ?mol-1
Fe3O4(s)+CO(g)═3FeO(s)+CO2(g)△H=+640.5kJ?mol-1
写出CO气体还原FeO固体得到Fe 固体和CO2气体的热化学反应方程式:
 
.
考点:有关反应热的计算,热化学方程式,用盖斯定律进行有关反应热的计算
专题:
分析:(1)开发较经济且资源可持续利用的制氢气方法要从能源消耗分析;
(2)氢气的燃烧热是285.8kJ?mol-1,则2mol氢气完全燃烧放出的热量是571.6 kJ;
(3)根据热化学方程式的意义求出1克物质燃烧放出的热量,然后求出比值;
(4)由△H=反应物的键能-生成物的键能解答;
(5)根据盖斯定律将三个化学方程式进行处理.
解答: 解:(1)A.电解水需要大量的电能,不符合廉价的要求,故A错误;
B.锌和稀硫酸反应,消耗大量的锌和硫酸,不符合廉价的要求,故B错误;
C.光解海水,可充分利用光能,廉价而又低碳,符合要求,故C正确;
D.石油、天然气不是可持续能源,故D错误;
故选C;
(2)已知4克H2燃烧生成液态水时放热为571.6kJ,则1mol氢气完全燃烧放出的热量是285.8 kJ,所以热化学反应方程式为H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ?mol-1,故答案为:H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ?mol-1;
(3)由C(g)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ?mol-1可知1克碳完全燃烧放出热量为
393.5kJ
12
,由H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ?mol-1;
可知1克氢气完全燃烧放出热量为
285.8
2
,等质量的氢气和碳燃烧时产生热量的比是
285.8
2
393.5
12
=4.36:1;
故答案为:4.36:1;
(4)据题意,0.5mol氮气和1.5mol氢气反应生成1mol氨气时放出46.2KJ的热量,又△H=反应物的键能-生成物的键能,
1mol氨气中有3molN-H键,设其键能为x,则有0.5×948.9+1.5×436.0-3x=-46.2,
可解得x=391.6,所以N-H键的键能为391.6kJ/mol,
故答案为:391.6 kJ?mol-1;
(5)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-24.8kJ/mol      ①
    3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)△H=-47.2kJ/mol    ②
   Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)△H=+640.5kJ/mol       ③
①×3-②-③×2得
 6CO(g)+6FeO(s)=6Fe(s)+6CO2(g)△H=(-24.8kJ/mol)×3-(-47.2kJ/mol)-(+640.5kJ/mol)×2=-1308.0kJ/mol,
即 CO(g)+FeO(s)=Fe(s)+CO2(g)△H=-218.0kJ/mol,
故答案为:CO(g)+FeO(s)=Fe(s)+CO2(g)△H=-218.0kJ/mol.
点评:本题考查热化学方程式的书写以及反应热的计算,题目难度不大,注意盖斯定律的应用.
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