摘要:1.定义:化学反应过程中所释放或吸收的能量.都可以热量来表示.称为焓变(ΔH).单位:kJ/mol 或 kJ•mol-1 在化学反应中.旧键的断裂需 要吸收能量 .而新键的形成则放出能量.总能量的变化取决于上述两个过程能量变化 的相对大小. 任何一个化学反应中.反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的. 在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化. 注意: (1) 反应热和键能的关系 例如:1molH2和1molCl2反应生成2molHCl的反应热的计算. 1moLH2分子断裂开H—H键需要吸收436kJ的能量,1molCl2分子断裂开Cl—Cl键需要 吸收243kJ的能量.而2molHCl分子形成2molH—Cl键放出431kJ·mol-1×2mol=862kJ 的能量.所以.该反应H2(g)+Cl2的反应热 △H===生成物分子形成时释放的总能量—反应物分子断裂时所需要吸收的总能量 ===862kJ·mol--436 kJ·mol-1-243 kJ·mol—1 ===183kJ·mol-1 由于反应后放出的能量使反应本身的能量降低.故规定△H=反应物的键能总和—生成物 的键能总和 (2)反应焓变与反应条件的关系 焓是科学家们为了便于计算反应热而定义的一个物理量.它的数值与物质具有的能量有 关.对于一定量的纯净物质.在一定的状态下.焓有确定的数值.在 同样的条件下.不同的物质具有的能量也不同.焓的数值也就不同,同一物质所处的环 境条件不同.以及物质的聚集状态不同.焓的数值也不同.焓的数值的 大小与物质的量有关.在相同的条件下.当物质的物质的量增加一倍时.焓的数值也增 加一倍.因此.当一个化学放映在不同的条件下进行.尤其是物质的聚集状态不同时. 反应焓变是不同的.

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(2013?南开区一模)2013年初天津连续出现了严重的雾霾天气,给人们的出行及身体造成了极大的危害.研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义.
(1)利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2.
①在钠碱循环法中,Na2SO3溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,该反应的离子方程式是
2OH-+SO2=SO32-+H2O
2OH-+SO2=SO32-+H2O
.
②吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-) 91:9 1:l 9:91
pH 8.2 7.2 6.2
由上表判断,NaHSO3溶液显
酸
酸
性(填“酸”、“碱”或“中”),用化学平衡原理解释:
HSO3-存在HSO3-?H++SO32- 和HSO3-+H2O?H2SO3+OH-,HSO3-的电离程度大于水解程度
HSO3-存在HSO3-?H++SO32- 和HSO3-+H2O?H2SO3+OH-,HSO3-的电离程度大于水解程度
.
③当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生.再生示意图如下:

写出HSO3-在阳极放电的电极反应式:
HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+
HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+
,当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用.
(2)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.例如:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ?mol-1
若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为
1.60NA(或1.6NA)
1.60NA(或1.6NA)
(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为
173.4
173.4
kJ.
(3)工业上合成氮所需氢气的制备过程中,其中的一步反应为:CO(g)+H2O(g)
催化剂
CO2(g)+H2(g);△H<0
一定条件下,将CO(g)与H2O(g)以体积比为l:2置于密闭容器中发生上述反应,达到平衡时测得CO(g)与H2O(g)体积比为l:6,则平衡常数K=
8
3
8
3
.
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诸葛亮未解奥秘——硫酸铜

      《三国演义》中有这样一个故事:诸葛亮第四次释放孟获后,孟获逃至秃龙洞,秃龙大王便扬言要借用四个毒泉消灭汉军。四毒泉中有一个叫“哑泉”,“人若饮之,则不能言,不过旬日必死。”不久,汉军先锋王平率数百军士前头探路,由于当时天气炎热,人马均争先恐后地误喝了哑泉之水。回到大营后大难果至,军士们个个瞠目闭舌,说不出话来,生命也危在旦夕。诸葛亮面对此景,也束手无策。幸运的是,一老头从此处经过,经其指点,汉军众将士急忙饮了万安溪安乐泉水,方逐渐转危为安,渡过了难关。

      “哑泉”之奥秘何在?经当代化学工作者实地分析研究,才弄清了个中缘由。原来,哑泉水中含有大量的硫酸铜,人喝了含有铜盐的水就会中毒,引起说话不清,呕吐腹泻,最后导致虚脱、痉挛而死。而万安溪安乐泉水中含有较多的碱,人误食含有硫酸铜的食物或喝了含有硫酸铜的水之后,再喝万安溪安乐泉水,其中的碱既能中和胃酸又能与硫酸铜发生化学反应,致使原来被人体吸收的可溶性硫酸铜转变成了不溶性的氢氧化铜沉淀,这种沉淀不易被人体吸收,所以对人体不会再产生危害。

      要是聪明的诸葛亮具备了一定的化学科学素养,相信他当时就不会束手无策了。

思考:写出以上材料中发生的离子反应方程式。

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Ⅰ.沿海地区有着丰富的海水资源,海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等离子。合理利用资源和保护环境是可持续发展的重要保证。

(1)海水经过处理后可以得到无水氯化镁,无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式???????????????????????????????? 。

(2)某化工厂生产过程中会产生含有Cu2+和Pb2+的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,根据下列数据,你认为投入?????????? (选填“Na2S”或“NaOH”)效果更好。

难溶电解质

Cu(OH)2

CuS

Pb(OH)2

PbS

Ksp

4.8×10-20

6.3×10-36

1.2×10-15

1.0×10-28

 

(3)火力发电在我国的能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示:

①天然海水的pH≈8,试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因????????? (任写一个)。

②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2吸收效率的措施,进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验,实验结果如图所示。

请你根据图示实验结果,就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率,提出一条合理化建议:??? 。

③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3-等分子或离子,使用氧气将其氧化的化学原理是?????????????????? (任写一个化学方程式或离子方程式)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的主要目的是???????????????????????? 。

Ⅱ.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

①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)???? H=-570kJ/mol;

②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)??? H=-242kJ/mol;

③C(s)+1/2O2(g)=CO(g)???? H=—110.5kJ/moL;

④C(s)+O2(g)=CO2(g)??????? H=—393.5kJ/moL;

⑤CO2(g)+2H2O(g)=2CH4(g)+2 O2(g)? H=+890kJ/moL

回答下列问题

(1)上述反应中属于吸热反应的是??????????????? 。

(2)H2的燃烧热为△H=??????????????? 。

(3)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难直接测定,但可通过间接的方法求得。已知C(s) + H2O(g)=H2(g)+ CO(g)???? H=akJ/moL;则a=???????? ;该反应的熵S???????? 0(选填“>”、“=”、“<”);已知自由能G=H—TS,当G<0时可自发进行。则该反应在什么条件下可自发进行__________________。

(4)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是????? 。

A.负极的电极反应式为:CO+O2—―2e-=CO2

B.工作时电极b作正极,O2—由电极a流向电极b

C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b

D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高

 

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Ⅰ.沿海地区有着丰富的海水资源,海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等离子。合理利用资源和保护环境是可持续发展的重要保证。
(1)海水经过处理后可以得到无水氯化镁,无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式                                。
(2)某化工厂生产过程中会产生含有Cu2+和Pb2+的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,根据下列数据,你认为投入          (选填“Na2S”或“NaOH”)效果更好。

难溶电解质
Cu(OH)2
CuS
Pb(OH)2
PbS
Ksp
4.8×10-20
6.3×10-36
1.2×10-15
1.0×10-28
 
(3)火力发电在我国的能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示:

①天然海水的pH≈8,试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因         (任写一个)。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2吸收效率的措施,进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验,实验结果如图所示。

请你根据图示实验结果,就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率,提出一条合理化建议:   。
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3-等分子或离子,使用氧气将其氧化的化学原理是                  (任写一个化学方程式或离子方程式)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的主要目的是                        。
Ⅱ.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
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)    H=-570kJ/mol;
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)   H=-242kJ/mol;
③C(s)+1/2O2(g)=CO(g)    H=—110.5kJ/moL;
④C(s)+O2(g)=CO2(g)       H=—393.5kJ/moL;
⑤CO2(g)+2H2O(g)=2CH4(g)+2 O2(g) H=+890kJ/moL
回答下列问题
(1)上述反应中属于吸热反应的是               。
(2)H2的燃烧热为△H=               。
(3)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难直接测定,但可通过间接的方法求得。已知C(s) + H2O(g)=H2(g)+ CO(g)    H=akJ/moL;则a=        ;该反应的熵S        0(选填“>”、“=”、“<”);已知自由能G=H—TS,当G<0时可自发进行。则该反应在什么条件下可自发进行__________________。
(4)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是     。

A.负极的电极反应式为:CO+O2—―2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2—由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高

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