第一章:化学反应的热效应
一、单选题
1.已知在25℃、101kPa时,16gCH4完全燃烧生成CO2气体和液态H2O时,放出890.31kJ的热量,关于甲烷燃烧的热化学反应方程式书写正确的是
A.CH4+2O2=CO2+2H2O △H=890.31kJ/mol
B.CH4+2O2=CO2+2H2O △H=-890.31kJ/mol
C.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=890.31kJ/mol
D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.31kJ/mol
2.Li/Li2O体系的能量循环如图所示。已知:。下列说法正确的是
A.△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6 B.△H2<0
C.△H3<0 D.△H5>△H6
3.下列一些诗句、成语、谚语等包含吸热反应过程的是
①野火烧不尽,春风吹又生;②春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干;③千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲;④爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏;⑤只要功夫深,铁杵磨成针;⑥死灰复燃;⑦凿壁借光。
A.②③⑤ B.③④⑤ C.①⑥⑦ D.只有③
4.已知反应:①l0lkPa时,2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ/mol
②稀溶液中,H+(aq)+OH-(aq)=H2O(1) △H=-57.3kJ/mol
③红磷的化学式为P,白磷的化学式为P4,已知
P4(s)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-3093.5kJ/mol
4P(s)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-2954.0kJ/mol。下列结论正确的是
A.由于红磷转化为白磷是放热反应,等质量的红磷能量比白磷低
B.lmoLHCl的稀溶液与含lmolNH3的稀溶液反应放出的热量为57.3kJ
C.lmol稀硫酸与足量浓NaOH溶液反应的中和热为57.3kJ
D.碳的燃烧热大于110.5kJ/mol
5.下列关于化学本质或实质的说法中正确的是
A.共价键的本质是原子轨道的重叠
B.胶体和溶液的本质区别是有无丁达尔效应
C.放热反应的实质为形成新化学键释放的能量小于破坏旧化学键吸收的能量
D.稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应的实质为Ba2+ +OH- +H++=BaSO4 ↓+ H2O
6.下列有关实验的说法正确的是
A.甲烷中混有乙烯,可通过溴的CCl4溶液洗气
B.在中和热的测定实验中,将氢氧化钠溶液一次性迅速倒入盛有盐酸的量热计中,立即读出并记录溶液的起始温度,充分反应后再读出并记录反应体系的最高温度
C.在萃取操作中往往因为振摇而使得分液漏斗中出现大量气体,可以通过打开旋塞来放气
D.配制一定物质的量浓度溶液时,第一次转移溶液后玻璃棒应放在洁净的表面皿上
7.下列反应的反应热属于燃烧热的是( )
A.Na(s)+Cl2(g)=NaCl(s)△H1
B.2Na(s)+O2(g)=Na2O(s)△H2
C.2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s)△H3
D.CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)△H4(已知CH3OCH3沸点为-24.9℃)
8.下列关于热化学反应的描述中正确的是
A.和反应的中和热,则和反应的中和热
B.甲烷的标准燃烧热,则
C.已知:500℃、30下, ;将0.5和过量的在此条件下充分反应,放出热量46.2
D.的燃烧热是283.0,则反应的
9.下列有关反应热的说法中,正确的是
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.已知中和热△H = -57.3kJ/mol,所以1.0L 1.0mol/L的H2SO4与稀NaOH溶液恰好完全反应时放出57.3 kJ的热量
C.由C(石墨,s)=C(金刚石,s) △H= +1.90kJ/mol;可知,石墨比金刚石稳定
D.在101 kPa时,l mol CH4完全燃烧生成CO2和水蒸气放出的热量就是CH4的燃烧热
10.化学反应Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g)的能量变化如图所示。(△E为能量变化值,a、b、c均为正值)下列相关说法正确的是
A.上述反应为吸热反应
B.2molCl和2molH的总能量大于2molHCl(g)的能量
C.1molHCl(l)转变为1molHCl(g)需要放出ckJ能量
D.反应Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g)的能量变化值为(a+b)kJ
11.科学家用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程如图所示,下列说法正确的是
A.状态I→状态III表示CO与O2反应的过程
B.CO和O生成了含有极性共价键的CO2
C.在该过程中,CO断键形成C和O
D.CO和O生成CO2是吸热反应
12.已知:H2(g)+F2(g)=2HF(g) △H = -270kJ·mol-1,下列说法正确的是
A.1mol氢气与1mol氟气的能量总和小于2mol氟化氢气体的能量
B.2mol氟化氢气体分解成1mol的氢气和1mol的氟气吸收270kJ热量
C.1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ热量
D.1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ
13.关于中和热的测定实验,下列说法正确的是
A.为了简化装置,中和热测定实验中的玻璃搅拌器可以由温度计代替
B.用醋酸代替盐酸溶液进行上述实验,测得的中和热的偏小
C.实验测定的中和热的常常大于-57.3,原因可能是外部热量进入装置造成
D.中和热测定实验也可以用稀硫酸与氢氧化钠溶液反应
二、填空题
14.碳是化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题:
(1)有机物M经过太阳光照可转化成N,转化过程如下:ΔH=+88.6 kJ·mol-1.则M、N相比,较稳定的是 。
(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为238.6 kJ·mol-1,CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH=-akJ·mol-1,则a 238.6(填“>”、“<”或“=”)。
(3)已知:
则以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为: 。
(4)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。已知表中所列键能数据,则N2(g)+ 3H2 (g) 2NH3(g) H= kJ/mol
化学键 H-H N-H N≡N
键能kJ/mol 436 391 945
15.写出下列反应的热化学方程式:
(1)N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g),放出46.1KJ热量。
(2)标况下,44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l) ,放出2598.8KJ热量
16.氨基甲酸铵(H2NCOONH4)为尿素生产过程的中间产物,易分解。某小组对氨基甲酸铵的分解实验进行探究。
已知:Ⅰ、N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH1=-92.4kJ·mol-1
Ⅱ、C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393.8kJ·mol-1
Ⅲ、N2(g)+3H2(g)+C(s)+O2(g)H2NCOONH4(s) ΔH3=-645.7kJ·mol-1
写出H2NCOONH4分解生成NH3与CO2气体的热化学方程式: 。
17.依据事实,写出下列反应的热化学方程式。
(1)1molCu(s)与适量(g)反应生成CuO(s),放出157.3kJ的热量 。
(2)1mol(g)与适量(g)反应生成(g)和(l),放出1411.0kJ的热量 。
(3)1molC(s)与适量(g)反应生成CO(g)和(g),吸收131.5kJ的热量 。
18.根据所给信息及要求填空。
(1)已知CH3OH(l)的燃烧热ΔH1,CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2,则ΔH2 ΔH1(填“>”、“<”或“=”)。
(2)1克甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出了akJ的热量,写出甲烷燃烧热的热化学方程式: 。
(3)用NA表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650kJ的热量,则表示该反应的热化学方程式为 。
(4)黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=xkJ mol-1
已知:碳的燃烧热 ΔH1=akJ mol-1
S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=bkJ mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=ckJ mol-1,则x为 kJ/mol。
19.已知、,请参考题中图表,按要求填空:
(1)图甲是1mol和1mol反应生成和过程中的能量变化示意图。若在反应体系中加入催化剂,反应速率加快,的变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),的变化是 ,和反应的热化学方程式为 。
(2)已知25℃、101kPa下,1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01kJ。
则反应的反应热= 。
(3)下表所示是部分化学键的键能参数:
化学键
键能 a b c x
已知白磷燃烧反应的,白磷及其完全燃烧生成的产物的结构如图乙所示。表中x= (用含a、b、c、d的代数式表示)。
(4)某学生想通过测定中和反应过程中所放出的热量来计算中和反应的焓变。他将50mL0.5mol/L的盐酸与50mL0.55mol/L的溶液在如图所示的装置中进行中和反应。
请回答下列问题:
①从实验装置上看,图中有多处错误,其中一处错误是缺少了一种玻璃仪器 ;
②大烧杯上如不盖硬纸板,则求得的中和反应的= (填“偏大”、“偏小”、“无影响”);
③实验中改用20mL0.50mol/L的盐酸跟20mL0.55mol/L的溶液进行反应,与上述实验相比,所放出的热量 (填“相等”或“不相等”),所求中和反应的 (填“相等”或“不相等”)。
20.①已知反应的分子中化学键断裂时分别需要吸收、的能量,则分子中化学键断裂时需吸收的能量为 。
②氢气与氧气反应生成液态水,放出热量,写出该反应的热化学方程式: 。
(2)①火箭发射常用肼为燃料,四氧化二氮做氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。
已知:
写出气态肼和四氧化二氮气体反应的热化学方程式为 。
②肼()—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%~30%的溶液。该电池放电时,负极的电极反应式是 。
21.Ⅰ.乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。
(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。写出相应反应的化学方程式: 。
(2)已知:
甲醇脱水反应 2CH3OH(g) =CH3OCH3(g) + H2O(g) △H1=-23.9 kJ·mol—1
甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g) =C2H4(g) + 2H2O(g) △H2=-29.1 kJ·mol—1
乙醇异构化反应 C2H5OH(g) =CH3OCH3(g) △H3=+ 50.7 kJ·mol—1[
则乙烯气相直接水合反应C2H4(g) + H2O(g)=C2H5OH(g)的△H = 。与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是 。
Ⅱ. 甲醇虽然毒性很强,但它是一种清洁燃料,也是一种重要的合成原料。工业甲醇的质量分数可以用下列方法测定:
①在稀硫酸中甲醇被Cr2O氧化成CO2和H2O,其反应为:
CH3OH + Cr2O + 8H+=CO2↑+ 2Cr3++ 6H2O;
②过量的Cr2O可用Fe2+与之完全反应,反应如下所示:
____Cr2O + ____Fe2+ +____H+――― ____Cr3++____Fe3+ +____H2O
现有0.12 g工业甲醇,在稀硫酸中与25.0 mL 0.2 mol/L K2Cr2O7溶液反应,多余的K2Cr2O7恰好与9.6 mL 1.0 mol/LFeSO4溶液完全反应。
(3)请配平第②步中离子方程式 。
(4)工业甲醇的质量分数为 。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】25℃、101kPa下,16g CH4即1mol甲烷完全燃烧生成CO2和液态H2O时,放出890.31kJ的热量, 热反应方程式应标明物质状态,因为放热反应故△H<0,甲烷燃烧的热化学反应方程式书写应为:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.31kJ/mol,综上所述故,答案选D。
2.A
【详解】A.根据盖斯定律计算得到,反应过程中的焓变关系为:△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6,A正确;
B.气态Li原子失去最外层的电子变为气态锂离子要吸收能量,则反应热△H2>0,B错误;
C.断裂化学键吸收能量,氧气断裂化学键变为氧原子过程中吸收热,△H3>0,C错误;
D.根据能量转化关系和盖斯定律的计算可知,反应一步完成与分步完成的热效应相同,△H1+△H2+△H3+△H4+△H5=△H6,则△H6>△H5,D错误;
故合理选项是A。
3.D
【详解】①野火烧不尽,春风吹又生,涉及物质的燃烧,包含放热反应过程;
②春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干,涉及蜡炬的燃烧,包含放热反应过程;
③千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲,涉及CaCO3的分解,包含吸热反应过程;
④爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏,涉及爆竹的燃放,包含放热反应过程;
⑤只要功夫深,铁杵磨成针,为物理变化,没有化学反应;
⑥死灰复燃,涉及燃烧,包含放热反应过程;
⑦凿壁借光是光的传播,不涉及化学反应;
符合题意的只有③,答案选D。
4.D
【详解】A.由反应P4(s)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-3093.5kJ/mol和4P(s)+5O2(g)=P4O10(s) △H=-2954.0kJ/mol,可得出4P(s)== P4(s) △H=+139.5kJ/mol,所以红磷转化为白磷是吸热反应,A不正确;
B.lmolNH3的稀溶液中一水合氨为弱碱,电离时吸热,所以与盐酸反应放出的热量小于57.3kJ,B不正确;
C.浓NaOH溶液稀释时放热,所以与稀硫酸反应的中和热大于57.3kJ,C不正确;
D.由反应2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ/mol可知,1mol碳不完全燃烧放热110.5kJ,则碳的燃烧热大于110.5kJ/mol,D正确;
故选D。
5.A
【详解】A.共价键的本质是由于原子相互接近时轨道重叠,原子间通过共用自旋相反的电子使体系能量降低,从而成键,A正确;
B.胶体和溶液的本质区别是分散质粒子直径大小,B错误;
C.放热反应的实质为形成新化学键释放的能量大于破坏旧化学键吸收的能量,C错误;
D.稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应的实质为,D错误;
故选A。
6.C
【详解】A.甲烷能够溶解在CCl4溶液中,应该使用溴水,甲烷与溴水不反应,乙烯则会发生反应产生1,2-二溴乙烷溶解在溶液中,从而通过洗气达到除杂、净化的目的,A错误;
B.中和热测定关键是做好保温工作。在中和热的测定实验中,在混合溶液前要分别测定NaOH、稀盐酸溶液的温度,二者的平均值就是溶液的起始温度,然后将氢氧化钠溶液一次性迅速倒入盛有盐酸的量热计中,立即读出并记录溶液的起始温度,充分反应后再读出并记录反应体系的最高温度,此时的温度是恰好反应使溶液升高的温度,B错误;
C.在萃取操作中往往因为振摇而使得分液漏斗中物质获得能量而汽化出现大量气体,可以通过不时打开旋塞来放气,C正确;
D.配制一定物质的量浓度溶液时,第一次转移溶液后的玻璃棒上沾有溶质,为减小误差,应该洗涤玻璃棒并将洗涤液倒入容量瓶中,D错误;
故合理选项是C。
7.D
【分析】燃烧热是指在25℃、101kPa时,1mol纯物质与氧气进行完全燃烧反应生成稳定氧化物时放出的热量。
【详解】A.该热化学方程式表示1molNa在氯气中燃烧,故A不符合题意;
B.该热化学方程式表示2molNa燃烧,且Na燃烧生成过氧化钠,故B不符合题意;
C.该热化学方程式表示2molNa燃烧,故C不符合题意;
D.该热化学方程式表示1mol CH3OCH3完全燃烧生成稳定氧化物所放出的热量,属于燃烧热,故D符合题意;
综上所述答案为D。
8.D
【详解】A.生成硫酸钙放热,且焓变为负,则和反应的中和热,故A错误;
B.计算燃烧热时生成的水应为液态水,气态水的能量比液态水的能量高,则,故B错误;
C.合成氨为可逆反应,氮气过量时,0.5也不能完全转化,则此条件下充分反应,放出热量小于46.2,故C错误;
D.互为逆反应时,焓变的数值相同、符号相反,且物质的量与热量成正比,由的燃烧热是283.0,可知反应的,故D正确;
故答案选D。
9.C
【详解】A.化学反应是吸热反应还是放热反应,是由反应物和生成物的总能量的相对大小决定的,与反应条件无关,故A错误;
B.中和热是指强酸和强碱的稀溶液反应生成1mol水所释放的热量,所以1.0L 1.0mol/L的H2SO4与稀NaOH溶液恰好完全反应时放出114.6kJ的热量,故B错误;
C. 由C(石墨,s)=C(金刚石,s) △H= +1.90kJ/mol,可知金刚石能量比石墨能量高,根据能量越低越稳定可得石墨比金刚石稳定,故C正确;
D.燃烧热是指l mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物所释放的热量,l mol CH4完全燃烧生成CO2和液态水放出的热量就是CH4的燃烧热,故D错误;
故选C。
10.B
【详解】A.反应物总能量高于生成物总能量,此反应为放热反应,A错误;
B.由图中信息可知2molCl和2molH的总能量大于2molHCl(g)的能量,B正确;
C.根据示意图可判断1molHCl(l)转变为1molHCl(g)需要吸收ckJ能量,C错误;
D.根据示意图可判断反应Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g)的能量变化值为(b-a)kJ,D错误;
故选:B。
11.B
【详解】A. 由图知,状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O在催化作用下反应生成CO2的过程,A错误;
B. 由图知,CO和O生成了含有极性共价键的CO2,B正确;
C. 由图可知,CO中化学键没有断裂,C错误;
D. 由图知,CO和O的总能量高于CO2的总能量,CO和O生成CO2是放热反应,D错误;
答案选B。
12.B
【分析】H2(g)+F2(g)=2HF(g) △H=-270 kJ/mol,为放热反应,说明反应物总能量大于生成物的总能量,结合物质的聚集状态与能量的关系解答该题。
【详解】A.反应为放热反应,在相同条件下,1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量,A项错误;
B.2mol氟化氢气体分解成1mol的氢气和1mol的氟气吸收270kJ热量,化学计量数表示物质的量,B项正确;
C.化学计量数表示物质的量,而不是分子个数,C项错误;
D.液态氟化氢的能量比气态氟化氢的能量低,根据能量守恒,1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量大于270kJ,D项错误;
答案选B。
13.D
【详解】A.温度计不能用于搅拌溶液,所以实验中环形玻璃搅拌棒不能由温度计代替,选项A错误;
B.醋酸是弱酸,在溶液中电离时会吸收热量,所以用醋酸代替盐酸溶液进行上述实验,测得的中和热的ΔH偏大,选项B错误;
C.通过实验测定的中和热的ΔH常常大于-57.3 kJ·mol-1说明实验测定过程中保温工作不到位,造成热量散失出现实验误差,选项C错误;
D.中和热是稀的强酸溶液和强碱溶液反应生成1mol水时放出的热量,所以也能用稀硫酸与氢氧化钠溶液反应测定反应热,选项D正确;
答案选D。
14.(1)M
(2)<
(3)CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g) △H=+165.0 kJ mol-1
(4)-93
【分析】能量越低越稳定;燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量;反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,结合盖斯定律分析解答。
(1)
有机物M经过太阳光光照可转化成N的△H=+88.6kJ mol-1,该反应是吸热反应,说明M的能量低于N的能量,能量越低越稳定,则M稳定,故答案为:M;
(2)
燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量,甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧,放出的热量小于燃烧热,即a<238.6,故答案为:<;
(3)
①CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g) △H=+206.2kJ mol-1,②CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g) △H=+247.4kJ mol-1,根据盖斯定律,①×2-②可得:CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g) △H=+165.0 kJ mol-1,故答案为:CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g) △H=+165.0 kJ mol-1;
(4)
反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,则N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=945kJ mol-1+436kJ mol-1×3-391kJ mol-1×6=-93kJ mol-1,故答案为:-93。
15.(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.2KJ/mol
(2)2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=-2598.8KJ/mol
【详解】(1)N2(g)与H2(g)反应生成17gNH3(g),放出46.1KJ热量,则生成2mol氨气放热92.2KJ,放热反应焓变为负值, 热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.2KJ/mol;
(2)标况下,44.8LC2H2(g)在O2(g)中完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l) ,放出2598.8KJ热量,放热反应焓变为负值,44.8LC2H2的物质的量为2mol,热化学方程式为2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) △H=-2598.8KJ/mol;
16.H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)ΔH=+159.5kJ·mol-1
【详解】已知:Ⅰ:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH1=-92.4kJ·mol-1,Ⅱ:C(s)+O2(g)CO2(g)ΔH2=-393.8kJ·mol-1,Ⅲ:N2(g)+3H2(g)+C(s)+O2(g)H2NCOONH4(s)ΔH3=-645.7kJ·mol-1,根据盖斯定律,Ⅰ+Ⅱ-Ⅲ得:H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3=+159.5kJ·mol-1。
17.(1)Cu(s)+(g)=CuO(s) △H=-157.3kJ/mol
(2)(g)+3(g)=2(g)+2(l) △H=-1411.0kJ/mol
(3)C(s)+(g)=CO(g)+(g) △H=+131.5kJ/mol
【解析】(1)
1molCu(s)与适量(g)反应生成CuO(s),放出157.3kJ的热量,该热化学方程式为: Cu(s)+(g)=CuO(s) △H=-157.3kJ/mol,故答案为:Cu(s)+(g)=CuO(s) △H=-157.3kJ/mol;
(2)
1mol(g)与适量(g)反应生成(g)和(l),放出1411.0kJ的热量,该热化学方程式为:(g)+3(g)=2(g)+2(l) △H=-1411.0kJ/mol,故答案为:(g)+3(g)=2(g)+2(l) △H=-1411.0kJ/mol;
(3)
1molC(s)与适量(g)反应生成CO(g)和(g),吸收131.5kJ的热量,该热化学方程式为:C(s)+(g)=CO(g)+(g) △H=+131.5kJ/mol,故答案为:C(s)+(g)=CO(g)+(g) △H=+131.5kJ/mol。
18.(1)>
(2)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-16akJ·mol-1
(3)2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2600kJ·mol-1
(4)3a+b-c
【详解】(1)甲醇完全燃烧放热多,由于焓变小于0,所以ΔH2>ΔH1。
(2)1克甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出了akJ的热量,则1mol甲烷即16g甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出16akJ的热量,所以甲烷燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-16akJ·mol-1。
(3)1mol乙炔完全燃烧转移10mol电子,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2和液态水的反应中,每有5NA个电子转移时,放出650kJ的热量,即0.5mol乙炔完全燃烧生成CO2和液态水放出650kJ的热量,则2mol乙炔完全燃烧生成CO2和液态水放出2600kJ的热量,所以表示该反应的热化学方程式为2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2600kJ·mol-1。
(4)已知:碳的燃烧热 ΔH1=akJ mol-1,则
①O2(g)+C(s)=CO2(g) ΔH1=akJ mol-1
②S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=bkJ mol-1
③2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=ckJ mol-1
依据盖斯定律可知①×3+②-③即得到S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=(3a+b-c)kJ/mol,则x=3a+b-c。
19.(1) 减小 不变
(2)
(3)
(4) 环形玻璃搅拌棒 偏大 不相等 相等
【详解】(1)加入催化剂能降低反应所需的活化能,则E1减小;催化剂不能改变反应物的总能量和生成物的总能量之差,即反应热不改变,所以催化剂对无影响;由图可知,1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO放出热量为368kJ-134kJ=234kJ,反应的热化学方程式为;
(2)25℃、101kPa下,1mol水蒸发为水蒸气需要吸热44.01kJ,对反应进行标号,①,② ,③ ,反应③+①-②得到,根据盖斯定律,=;
(3)由题中信息可知,,反应物键能-生成物键能,则有,解得;
(4)①由图可知,该装置中缺少的玻璃仪器为环形玻璃搅拌棒;
②如果大烧杯上不盖硬纸板,会有一部分热量损失,求得的中和热数值将会减小,中和热的,则导致偏大;
③反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,若用20mL0.50mol/L的盐酸跟20mL0.55mol/L的溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量减少,放出的热量减小,故与上述实验相比,所放出的热量不相等;中和热是稀溶液中,强酸和强碱反应生成1mol水时放出的热量,与酸碱的用量无关,所以实验中改用20mL0.50mol/L的盐酸跟20mL0.55mol/L的溶液进行反应,所求中和反应的相等。
20. 299 H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H= -286kJ/mol 2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1096.7kJ·mol-1 N2H4+4OH--4e- =4H2O+N2↑
【分析】(1)①根据:化学键断裂时需吸收的能量—化学键生成时需放出的能量=反应吸收的热量计算;
②氢气和氧气反应生成1mol液态水放热286kJ,该反应的热化学方程式为:H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H= -286kJ/mol;
(2)①依据盖斯定律可得;
②肼-氧气碱性燃料电池中,负极上燃料肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气。
【详解】(1)①设1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为x kJ,化学键断裂时需吸收的能量—化学键生成时需放出的能量=反应吸收的热量,即:2x kJ-436kJ-151kJ=11kJ,解得:x=299,则分子中化学键断裂时需吸收的能量为299;
②氢气和氧气反应生成1mol液态水放热286kJ,该反应的热化学方程式为:H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H= -286kJ/mol;
(2)①a N2(g)+2O2(g)=N2O4(g) △H=10.7kJ·mol-1;b N2H4(g)+O2 (g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-543kJ·mol-1;依据盖斯定律b×2-a得到 2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1096.7kJ·mol-1;
②肼-氧气碱性燃料电池中,负极上燃料肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气,负极反应为N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑。
21.(1)CH2=CH2+H2SO4C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2OC2H5OH+H2SO4
(2) -45.5kJ/mol 污染小、腐蚀性小
(3)Cr2O+ 6Fe2+ +14H+=2Cr3++6Fe3+ +7H2O
(4)90.7%
【详解】(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸发生加成反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),CH2=CH2+H2SO4C2H5OSO3H,再水解生成乙醇和硫酸,C2H5OSO3H+H2OC2H5OH+H2SO4。
(2)根据盖斯定律,将已知热化学方程式中的甲醚、甲醇消去,则乙烯气相直接水合反应C2H4(g) + H2O(g)=C2H5OH(g)的△H=△H1-△H2-△H3=-23.9 kJ·mol-1-(-29.1 kJ·mol-1)-50.7 kJ·mol-1=-45.5 kJ·mol-1;与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是不需要浓硫酸作催化剂,则污染小、腐蚀性小。
(3)第②步则Cr元素的化合价从+6价降低到+3价,整体得到6个电子,Fe元素的化合价从+2价升高到+3价,失去1个电子,根据得失电子守恒,则Fe元素的系数是6,则Cr2O的系数为1,Cr3+的系数为2,再根据电荷守恒,氢离子的系数是14,水的系数为7,配平离子方程式为:Cr2O+ 6Fe2+ +14H+=2Cr3++6Fe3+ +7H2O。
(4)根据题意,与甲醇反应的K2Cr2O7的物质的量是25×10-3L×0.2mol/L-9.6×10-3L×1.0mol/L/6=3.4×10-3mol,则甲醇的质量是3.4×10-3mol×32g/mol=0.1088g,则甲醇的质量分数是×100%=90.7%