高中化学化学能与热能例题有答案.docx

第一讲 化学能与热能考点一 化学反应中能量变化的有关概念及计算1.(2015北京理综,9,6分)最新报道:科学家首次用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。反应过程的示意图如下:下列说法正确的是()A.CO和O生成CO2是吸热反应B.在该过程中,CO断键形成C和OC.CO和O生成了具有极性共价键的CO2D.状态状态表示CO与O2反应的过程答案C8.(2015课标,27,14分)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)H1CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)H2CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)H3回答下列问题:(1)已知反应中相关的化学键键能数据如下:化学键HHCOCOHOCHE/(kJmol-1)4363431 076465413由此计算H1=kJmol-1;已知H2=-58 kJmol-1,则H3=kJmol-1。(2)反应的化学平衡常数K表达式为;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为(填曲线标记字母),其判断理由是。图1图2(3)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(CO)值随温度升高而(填“增大”或“减小”),其原因是 ;图2中的压强由大到小为,其判断理由是 。答案(1)-99+41(每空2分,共4分)(2)K=或Kp=(1分)a反应为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(每空1分,共2分)(3)减小升高温度时,反应为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低(1分,2分,共3分)p3p2p1相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高(每空2分,共4分)9.(2015安徽理综,27,14分)硼氢化钠(NaBH4)在化工等领域具有重要的应用价值。某研究小组采用偏硼酸钠(NaBO2)为主要原料制备NaBH4,其流程如下:已知:NaBH4常温下能与水反应,可溶于异丙胺(沸点:33 )。(1)在第步反应加料之前,需要将反应器加热至100 以上并通入氩气,该操作的目的是。原料中的金属钠通常保存在中,实验室取用少量金属钠需要用到的实验用品有、玻璃片和小刀等。(2)请配平第步反应的化学方程式:NaBO2+SiO2+Na+H2 NaBH4+Na2SiO3(3)第步分离采用的方法是 ;第步分出NaBH4并回收溶剂,采用的方法是 。(4)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 、101 kPa下,已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ,该反应的热化学方程式是 。答案(14分)(1)除去反应器中的水蒸气和空气煤油镊子滤纸(2)1NaBO2+2SiO2+4Na+2H2 1NaBH4+2Na2SiO3(3)过滤蒸馏(4)NaBH4(s)+2H2O(l) NaBO2(s)+4H2(g)H=-216.0 kJmol-1考点二 热化学方程式的正误判断 考点三 盖斯定律及其应用1.(2015重庆理综,6,6分)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)H=x kJmol-1已知:碳的燃烧热H1=a kJmol-1S(s)+2K(s) K2S(s)H2=b kJmol-12K(s)+N2(g)+3O2(g) 2KNO3(s)H3=c kJmol-1则x为()A.3a+b-c B.c-3a-b C.a+b-c D.c-a-b答案A6.(2015四川理综,11,16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O 15FeSO4+8H2SO4,不考虑其他反应。请回答下列问题:(1)第步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是。(2)检验第步中Fe3+是否完全还原,应选择(填字母编号)。A.KMnO4溶液 B.K3Fe(CN)6溶液C.KSCN溶液(3)第步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第步通入空气使溶液pH降到5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质被除尽。通入空气引起溶液pH降低的原因是 。(4)FeSO4可转化为FeCO3,FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。已知25 ,101 kPa时:4Fe(s)+3O2(g) 2Fe2O3(s)H=-1 648 kJ/molC(s)+O2(g) CO2(g)H=-393 kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3O2(g) 2FeCO3(s)H=-1 480 kJ/molFeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是 。(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为4Li+FeS2 Fe+2Li2S,正极反应式是。(6)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为50%。将a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其他杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程,第步应加入FeCO3kg。答案(16分)(1)Fe2O3+6H+ 2Fe3+3H2O(2)C(3)Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+水解产生H+(4)4FeCO3(s)+O2(g) 2Fe2O3(s)+4CO2(g)H=-260 kJ/mol(5)FeS2+4Li+4e- Fe+2Li2S或FeS2+4e- Fe+2S2-(6)0.011 8ab-0.646c或-题组一化学反应中能量变化的有关概念及计算1.CA项,若在海轮外壳上附着一些铜块,则Fe、Cu和海水构成原电池,海轮外壳腐蚀更快,A项错误;B项,该反应是熵减的反应,S0,要在常温下自发进行,则H0,B项错误;加热会促进C水解,c(OH-)增大,pH增大,C项正确;D项,酯化反应是放热反应,加热会加快反应速率,但平衡逆向移动,平衡常数减小,D项错误。2.D硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,A项错误;锂离子电池是将化学能转化为电能的装置,B项错误;太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置,C项错误;燃气通过燃气灶发生燃烧反应,如CH4+2O2 CO2+2H2O,实现了化学能到热能的转化,D项正确。3.C由题给方程式加和可得总反应方程式:H2O+CO2 H2+CO+O2,则该过程是在CeO2作催化剂、太阳提供能量的情况下完成的,故A、B正确。C项,根据盖斯定律,应为H1=-H2-H3,错误。4.CP原子半径大于Cl原子半径,PP键键长大于PCl键,故PP键键能小于PCl键键能,A项错误;设P4(g)+6Cl2(g) 4PCl3(g)H=a kJmol-1,P4(g)+10Cl2(g) 4PCl5(g)H=b kJmol-1,利用盖斯定律(-)可得Cl2(g)+PCl3(g) PCl5(g)的H,B项错误;Cl2(g)+PCl3(g) PCl5(g)H=(b-a)kJmol-1,根据H=反应物总键能-生成物总键能,设ClCl键键能为x kJmol-1,则:x+31.2c-5c=(b-a),x=(b-a+5.6c),C正确;5-3得2P4(g)+12PCl5(g) 20PCl3(g)H=(5a-3b)kJmol-1,设PP键键能为y kJmol-1,则:12y+60c-72c=5a-3b,y=(5a-3b+12c),D项错误。5.BH的大小取决于反应的始态和终态,与反应途径无关,A项错误;升高温度,平衡逆向移动,反应放出的热量减少,C项错误;若反应在原电池中进行,化学能会转化为电能,D项错误。6.DA+B C的H0,说明生成物X的能量应高于反应物A、B的能量之和,故C项错误,D项正确。7.答案(1)4NH3+5O2 4NO+6H2O(2)p1p2减小(3)A2N2O4+O2+2H2O 4HNO3(4)NH3根据反应:8NO+7H2O 3NH4NO3+2HNO3,电解产生的HNO3多解析(1)NH3催化氧化生成NO,所以化学方程式为:4NH3+5O2 4NO+6H2O。(2)采用“定一议二”的分析方法,在相同温度的条件下,p1时NO平衡转化率低,p2时NO平衡转化率高,由反应特点知:p1p2。在相同压强的条件下,NO的平衡转化率随温度升高而下降,所以温度升高,平衡常数减小。(3)降低温度,NO2转化成N2O4,所以H10,H20,CuSO4(s) Cu2+(aq)+S(aq)H20,H2H1,B项正确,C、D项错误;H30,H2H2,A项错误。2.D按顺序将题中两个热化学方程式编号为和,依据盖斯定律,-2得:2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)H=-(220+2a) kJmol-1,代入相关数据得:(2436+496)-4462=-(220+2a),解得a=+130,D项正确。3.C根据反应的热效应可知:H10、H30、H40,故A、B不正确;根据盖斯定律可得H1=H2+H3,H3=H4+H5,C项正确,D项错误。4.答案(1)C2H4+H2SO4C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O C2H5OH+H2SO4(2)-45.5污染小、腐蚀性小等(3)=0.07 (MPa)-1p1p2p3p3p2p1,而C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)为气体分子数(总体积)减小的反应,压强越高,C2H4转化率越高,故压强大小关系是p1p2p3p4。欲提高C2H4的转化率,除增大压强和降低温度外,还可使C2H5OH蒸气液化而减少生成物浓度或增加的值,即增大H2O(g)的浓度。5.答案(1)4H1+H2+2H3(2)a)放热反应的lgK随温度升高而下降(或“吸热反应的lgK随温度升高而升高”)b)放出或吸收热量越大的反应,其lgK受温度影响越大(3)由题图查得反应在900 时:lgK=2平衡常数K=102=100设容器容积为V L,反应达到平衡时CO的浓度减少x molL-1CaSO4(s)+CO(g) CaS(s)+CO2(g)c开始(molL-1)x+8.010-50c平衡(molL-1)8.010-5xK=100x=1008.010-5=8.010-3CO转化率=100%=99%(4)CO2(5)CaS+2O2 CaSO4解析(1)反应4+反应+反应2即得所求反应,故H=4H1+H2+2H3。(2)仔细观察题给三条曲线的走势及斜率,即可归纳出lgKT曲线变化的规律。(3)从图像中可得出900 时反应的平衡常数K=100,计算过程见答案。(5)CaS再生为CaSO4,反应的原子利用率为100%,故反应方程式为CaS+2O2 CaSO4。对二甲苯苯环上引入一个COOH,产物为。A组20142015年模拟基础题组一、选择题1.D煤燃烧主要是化学能转化为热能的过程,A错误;1 mol 甲烷燃烧生成液态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷的燃烧热,B错误;中和热指在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热,C错误;若反应物的总能量大于生成物的总能量,则是放热反应,D正确。2.D石墨转化为金刚石的反应很难自发进行,A错误;根据G=H-TS可知,吸热反应能自发进行的原因不一定是从外界获得了能量,B错误;SiO2常温下可以与NaOH溶液和HF溶液反应,但二氧化硅不具有两性,C错误;反应A(g)+B(g) 2C(s)可以自发进行,由于SQ1Q2。4.C反应为吸热反应,反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量,故A错误;2-即得到2N2H4(g)+2NO2(g) 3N2(g)+4H2O(g),