(10分)为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的反应热,并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(1) 实验测得,5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,则甲醇的燃烧热ΔH= 。
(2)今有如下两个热化学方程式:?则a b(填>, =" ," <)
H2(g)+
O2(g) = H2O(g) ΔH1=a kJ·mol-1?
H2(g)+
O2(g) = H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1??
(3)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量。
| 化学键 | H-H | N-H | N≡N |
| 键能/kJ·mol-1 | 436 | 391 | 945 |
(4)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反应热进行推算。
已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-571.6kJ·mol-1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H3=-2599kJ·mol-1
根据盖斯定律,计算298K时由C(s)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的反应热△H = 。
(15分)能源短缺是人类面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源.具有广泛的开发和应用前景。因此甲醇被称为21世纪的新型燃料。
(1)已知在常温常压下:
①2CH3OH(I)十3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g) △H= _1275.6 kJ·mol—1
②H2O(I) ="==" H2O(g) △H="+" 44.0 kJ.mol-1
写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式 (2分).
(2)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应A:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H1
反应B:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H2
取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如下图所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H1________0(填“>”、“<”或“=”)。(2分)![]()
②对于反应A,若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是 (2分)。
| A.升高温度 | B.增加CO2的量 |
| C.充入He,使体系总压强增大 | D.按原比例再充入CO2和H2 |
④.某种甲醇—空气燃料电池是采用铂作为电极,稀硫酸作电解质溶液。其工作时负极的电极反应式可表示为______________________ (2分)
(3)对燃煤烟气中的SO2、NO2设物质的量之比为1∶1,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。,则该反应的化学方程式为________。(3分)(4)在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,则
溶液中c(Na+)+c(H+)_____ c(NO3-)+c(OH-)(填写“>”“=”或“<”)(2分)
(8分) 已知某反应A(g)+B(g)?C(g)+D(g)进行过程中的能量变化如图所示,请回答下列问题:![]()
(1)该反应的ΔH=________kJ·mol-1(用含E1、E2的代数式表示)。(1分)
(2)若在反应体系中加入催化剂使逆反应速率增大,则E1________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),ΔH________。(2分)
(3)在相同温度和压强下,对反应A(g)+B(g)??C(g)+D(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表:
| | A | B | C | D |
| 甲 | a mol | a mol | 0 | 0 |
| 乙 | 2a mol | a mol | 0 | 0 |
| 丙 | a mol | a mol | a mol | a mol |
| 丁 | a mol | 0 | a mol | a mol |
A.乙=丁>丙=甲 B.乙>丁>甲>丙 C.丁>乙>丙=甲 D.丁>丙>乙>甲
(4)若上述反应达到平衡,为了提高A的转化率,可以采用的措施有(写一条):________________________________________________________________________。(1分)
(5)在恒温恒容条件下进行上述反应。下列情况可以判断该反应达到平衡状态的是____(2分)
A.气体平均摩尔质量不再变化 B. 气体压强不再变化
C. 气体密度不再变化 D. 消耗A的速率等于消耗D的速率
E. 各组分浓度之比为1:1:1:1 F. C生成的速率等于B消耗的速率
H=-393.5 kJ·mol-1