(11 分)(原创)能源是人类生存和发展的重要支柱,研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义,已知下列热化学方程式
| | ① | H2(g)+ | ||||||||
| | ② | 2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(l) △H =﹣572kJ/mol; | ||||||||
| | ③ | C(s)+ | ||||||||
| | ④ | C(s)+ O2(g)= CO2(g) △H =﹣393.5kJ/moL; | ||||||||
| | ⑤ | CO2(g)+ 2H2O(g)= CH4(g)+ 2O2(g)△H =" +" 802kJ/moL | ||||||||
| 化学键 | O=O | C-C | H-H | O-O | C-O | O-H | C-H | | ||
| 键能kJ/mol | 497 | 348 | 436 | 142 | 351 | 463 | 414 | | ||
(1)写出能表示H2燃烧热的热化学方程式 。
(2)已知C(s)+ H2O(g)
(3)估算出C=O键能为 kJ/moL。
(4)CH4的燃烧热△H = — ___________ kJ/moL。
(5)25℃、101kPa下,某燃具中CH4的燃烧效率是90%(注:相当于10%的CH4未燃烧),水壶的热量利用率是70%,则用此燃具和水壶,烧开1L水所需要的CH4的物质的量为_________mol[保留到小数点后2位;已知:c (H2O)=4.2J/(g·℃) ]。
(12分)(1)从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应:2H2 + O2 = H2O。 已知该反应为放热反应,下图能正确表示该反应中能量变化的是________。![]()
从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表:
| 化学键 | H—H | O=O | H—O |
| 键能kJ/mol | 436 | 496 | 463 |
(2)原电池可将化学能转化为电能。若Fe、Cu和浓硝酸构成原电池,负极是 (填“Cu”或“Fe”); 若Zn、Ag和稀盐酸构成原电池,正极发生 反应(填“氧化”或“还原”),电解质溶液中阳离子移向 极(填“正”或“负”)。质量相同的铜棒和锌棒用导线连接后插入CuSO4溶液中,一段时间后,取出洗净、干燥、称量,二者质量差为12.9 g。则导线中通过的电子的物质的量是 mol。
(3)一定温度下,将3 molA气体和1mol B气体通入一容积固定为2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)
(14分)工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:
①CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ/mol
某小组研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为V L的两个恒温恒容密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应。相关数据如下:
| 容器编号 | 起始时各物质物质的量/mol | 达到平衡的时间/min | 达平衡时体系能量的变化/kJ | ||||
| CO | H2O | CO2 | H2 | ||||
| ① | 1 | 4 | 0 | 0 | t1 | 放出热量:32.8 kJ | |
| ② | 2 | 8 | 0 | 0 | t2 | 放出热量:Q | |
(2)容器①中反应达平衡时,CO的转化率为 %。
(3)计算容器②中反应的平衡常数K= 。
(4)下列叙述正确的是 (填字母序号)。
A.平衡时,两容器中H2的体积分数相等
B.容器②中反应达平衡状态时,Q > 65.6 kJ
C.反应开始时,两容器中反应的化学反应速率相等
D.容器①中,化学反应速率为:
(5)已知:②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g) ΔH=-484 kJ/mol,写出CO完全燃烧生成CO2的热化学方程式: 。
(6)容器①中反应进行到t min时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示) 。
(7)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用图中所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。
①写出阳极所发生反应的电极反应式: 。
②在制备金属钛前后,CaO的总量不变,其原因是(请结合反应式解释) 。
(12分)(1)蕴藏在海底的“可燃冰”是高压下形成的外观像冰的甲烷水合物固体(分子式为CH4·9H2O),则356g“可燃冰”释放出的甲烷燃烧,生成液态水时能放出1780.6 kJ的热量,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:_______________________________。
(2) 在100℃时,将0.100mol的N2O4气体充入1 L恒容抽空的密闭容器中,隔一定时间对该容器内物质的浓度进行分析得到下表数据:![]()
①从表中分析:该反应的平衡常数为___________;
②在上述条件下,60s内N2O4的平均反应速率为_____________;
③达平衡后下列条件的改变可使NO2浓度增大的是_________。
| A.增大容器的容积 | B.再充入一定量的N2O4 |
| C.再充入一定量的NO2 | D.再充入一定量的He |
②用等浓度的盐酸分别中和等体积浓度均为0.01mol/L的氨水和NaOH溶液,消耗盐酸的体积分别为V3、V4,则V3_____V4;
③用等浓度的盐酸分别和等体积浓度均为0.01mol/L的氨水和NaOH溶液反应,最后溶液均为中性,消耗盐酸的体积分别为V5、V6,则V5_____V6。