高二化学反应与能量变化习题.doc

.张北德智中学高二化学11周配餐作业制作：刘燕霞 审核：高二化学组1已知下列热化学方程式：2H2(g) + O2(g)2H2O(l) H-571.6 kJ/molC3H8(g) + 5O2(g)3CO2(g) +4 H2O(g ) H-2044.0 kJ/mol(1)氢气的燃烧热是_。(2)已知：H2O(l)H2O(g ) H44.0 kJ/mol写出丙烷(C3H8)燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式：_。(3)实验测得H2和C3H8的混合气体共3mol，完全燃烧生成液态水时放热2791.6 kJ，计算混合气体中H2和C3H8的体积比是_。(4)C3H8(g) + 5O2(g)3CO2(g) +4 H2O(g ) H-2044.0 kJ/mol当反应中转移10mol电子时，燃烧的丙烷(C3H8)的质量是_ g，生成的CO2在标准状况下的体积是_ L。2甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，它清洁、高效、具有优良的环保性能，甲醚是一种无色气体，具有轻微的醚香味，其燃烧热为1455kJ/mol，甲醚可作燃料电池的燃料（1）写出甲醚燃烧的热化学方程式 ；已知H2（g）和C（s）的燃烧热分别是285.8kJmol1、393.5kJmol1；计算反应4C（s）+6H2（g）+O2（g）2CH3OCH3（g）的反应热为 ；（2）工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下：6H2（g）+2CO2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）H0一定温度下，在一个固定体积的密闭容器中进行该反应下列能判断反应达到化学平衡状态的是 （选填编号）ac（H2）与c（H2O）的比值保持不变b单位时间内有2mol H2消耗时有1mol H2O生成c容器中气体密度不再改变d容器中气体压强不再改变温度升高，该化学平衡移动后到达新的平衡，CH3OCH3的产率将 （填“变大”、“变小”或“不变”，下同），混合气体的平均式量将 ；3依据事实，写出下列反应的热化学方程式。（1）在25、101kPa下，1g液态甲醇（CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为： 。（2）若适量的N2和O2完全反应，每生成23克NO2需要吸收16.95kJ热量。写出1mol N2和O2完全反应的热化学方程式为： 。（3）已知拆开1molHH键，1molNH键，1molNN键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ，则N2与H2反应生成NH3的热化学方程式为： 。4雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。（1）若在一定温度下，将1.0molNO、0.5molCO充入0.5L固定容积的容器中，达到平衡时NO、CO、CO2、N2物质的量分别为：0.8mol、0.3mol、0.2mol、0.1mol，该反应的化学平衡常数K= ；若保持温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.3mol，平衡将 移动（填“向左”、“向右”或“不”）。（2）CO可以合成甲醇。已知：2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) H=1529kJmol1；2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=566.0kJmol1；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=571.6kJmol1；则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H= kJmol1。5回答下列问题：（1）已知两种同素异形体A、B的燃烧热的热化学方程式为：A（s）+O2（g）CO2（g）H=393.51kJ/molB（s）+O2（g）CO2（g）H=395.41kJ/mol则两种同素异形体中较稳定的是_（填“A”或“B”）（2）工业上用H2和Cl2反应制HCl，各键能数据为：HH：436kJ/mol，ClCl：243kJ/mol，HCl：431kJ/mol该反应的热化学方程式是_（3）合成气（CO和H2为主的混合气体）不但是重要的燃料也是重要的化工原料，制备合成气的方法有多种，用甲烷制备合成气的反应为：2CH4（g）+O2（g）2CO（g）+4H2（g）；H1=72kJmol1CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）；H2=+216kJmol1氢气与氧气反应生成水蒸气的热化学方程式为 _现有1mol由H2O（g）与O2组成的混合气，且O2的体积分数为x，将此混合气与足量CH4充分反应若x=0.2时，反应放出的能量为_kJ6向一体积不变的密闭容器中加入2mol A、0.6molC和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图一所示。图二为t2时刻后改变反应条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件已知t3-t4阶段为使用催化剂；图一中t0-t1阶段c(B)未画出。（1）若t1=15min，则t0-t1阶段以C浓度变化表示的反应速率为v(C)=_（2）t4-t5阶段改变的条件为_，B的起始物质的量为_。各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示：t1-t2t2-t3t3-t4t4-t5t5-t6K1K2K3K4K5K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为_(用“”、“”“”“”或“=”）10在工业上，合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：（1）合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H”、“0，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：计算a=_，此温度时该反应的平衡常数K=_；改变条件使反应重新达到平衡，能使c(NO2)/c(N2O4)值变小的措施有_(填序号)。A增大N2O4的起始浓度 B升高温度 C使用高效催化剂 D向混合气体中通入稀有气体（4）硝酸厂的尾气直接排放将污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷将氮的氧化物还原为氮气和水，反应机理为：CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=574kJmol1CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=1160kJmol1则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为：_ ;.参考答案1(1)285.8kJ/mol(2)C3H8(g) + 5O2(g)3CO2(g) +4 H2O(l) H-2220.0 kJ/mol(3)2:1；(4)22 g；33.6L【解析】试题分析： (1)根据燃烧热的概念，通常在25，101 kPa时，1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量，则1mol氢气燃烧放出的热量为571.6 kJ=285.8kJ，因此氢气的燃烧热是285.8kJ/mol，故答案为：285.8kJ/mol；(2)已知：C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g)；H=-2044.0kJ/molH2O(1)=H2O(g)；H=+44.0kJ/mol由盖斯定律可知，-4得C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)H=-2220.0kJ/mol，故答案为：C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l)H=-2220.0kJ/mol；(3)由热化学方程式可知，氢气的燃烧热为285.8kJ/mol，丙烷的燃烧热为2220.0kJ/mol，H2和C3H8的混合气体共3mol，完全燃烧生成液态水时放热2791.6kJ，则混合气体中，H2和C3H8的物质的量分别为：xmol和(3-x)mol，所以体积比为285.8x+2220(3-x)=2791.6，x=2 mol，所以物质的量之比为：2mol：(3-2)mol=2：1，故答案为：2：1；(4)C3H8(g) + 5O2(g)3CO2(g) +4 H2O(g ) H-2044.0 kJ/mol，反应中5molO2转移电子54=20mol，当反应中转移10mol电子时，燃烧的丙烷(C3H8)的物质的量为0.5mol，质量为0.5mol44g/mol=22g， 生成的CO2在标准状况下的体积为mol22.4L/mol=33.6L，故答案为：22 g；33.6L。2（1）CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）H1=1455kJ/mol；H=378.8kJ/mol；（2）ad；变小；变小；【解析】试题分析：（1）燃烧热是在一定条件下，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，甲醚的燃烧热为1455 kJmol，则甲醚燃烧的热化学方程式为CH3OCH3（g） + 3O2（g） = 2CO2（g） + 3H2O（l）H1 = 1455 kJ/mol；已知H2（g）和C（s）的燃烧热分别是285.8 kJmol-1、393.5 kJmol-1，则有关的热化学方程式为：H2（g） + 1/2O2（g）H2O（l）H285.8 KJ/mol；C（s） + O2（g）CO2（g）H393.5 KJ/mol；CH3OCH3（g） + 3O2（g）2CO2（g） + 3H2O（l）H1455 kJ/mol，所以根据盖斯定律可知3 + 2-得到反应热化学方程式为：2C（s） + 3H2（g） + 1/2O2（g）CH3OCH3（g） H169.4 kJ/mol，即4C（s） + 6H2（g） + O2（g）2CH3OCH3（g） H378.8 kJ/mol。（2）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。a、氢气是反应物，水蒸气是生成物，因此当c（H2）与c（H2O）的比值保持不变时可以说明反应达到平衡状态，a正确；b、根据方程式可知单位时间内有2mol H2消耗时一定有1mol H2O生成，因此不能据此说明达到平衡状态，b错误；c、密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此容器中气体密度不再改变不能说明达到平衡状态，c错误；D、正方应是压强减小的可逆反应，因此当容器中气体压强不再改变是能说明达到平衡状态，d正确，答案选ad。正方应是放热反应，因此温度升高，该化学平衡向逆反应方向移动，到达新的平衡，CH3OCH3的产率将变小。混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，物质的量增大，则混合气体的平均式量将变小。3（1）CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+ 2H2O（l）H-725.76kJ/mol；（2）N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）H+67.8kJ/mol；（3）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）H-92kJ/mol。【解析】试题分析：（1）燃烧热：1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，1mol甲醇燃烧放出的热量为3222.68/1kJ=725.76kJ，CH3OH（l）+3/2O2（67.8kJ，g）=CO2（g）+ 2H2O（l）H-725.76kJ/mol；（2）生成2molNO2，吸收的热量为24616.95/23kJ=67.8kJ，N2（g）+2O2（g）=2NO2（g）H+67.8kJ/mol；（3）根据反应热=反应物键能总和生成物键能总和 = (946 3 436 6 391) kJmol1 = 92 kJmol1 ，N2（g） + 3H2（g） 2NH3（g） H -92 kJ/mol。4（1）K=5/144或0.0347 不（2）90.1【解析】试题分析：（1）容器的体积为0.5L，平衡时NO、CO、CO2、N2物质的量分别为：0.8mol、0.3mol、0.2mol、0.1mol，则该反应的化学平衡常数K=（0.40.40.2）（1.61.60.60.6）=0.0347；Q=（0.40.40.8）（1.61.61.21.2）=0.0347，平衡不移动。（2）根据盖斯定律，1/2+-1/2，H=-566.0/2-571.6+1529/2=90.1 kJmol1。考点：考查化学平衡常数的计算，反应热的计算。5（1）A；（2）H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）H=183 kJ/mol；（3）H2（g）+1/2 O2（g）H2O（g）H=252kJmol1，14.4。【解析】试题分析：（1）物质能量越低，物质越稳定，氧气的能量相同，CO2的能量相同，因此放出能量越多，物质具有能量越高，即A的能量低，A的稳定；（2）H=反应物键能总和生成物键能总和 = (4362432431)kJmol1 = 183kJmol1，H2(g) Cl2(g) = 2HCl(g) H = 183kJmol1；（3）2 得出：H2(g) 1/2O2(g) = H2O(g) H = 252kJmol1，混合气中氧气的物质的量为1 0.2mol = 0.2mol，则放出能量72 0.2kJ = 14.4kJ。考点：考查化学反应能量的变化、反应热的计算等知识。6（1）0.02mol/(Lmin)；（2）减小压强，1.0mol，K1=K2=K3=K4K5；（3）2A(g)+B(g) 3C(g) H=+200akJ/mol。【解析】试题分析：（1）15min内，以C浓度变化表示的反应速率为v(C)=0.02 mol/(Lmin)，故答案为：0.02 mol/(Lmin)；（2）t3t4和t4t5这两段平衡是不移动的，则只能是压强和催化剂影响的，因此应该推断该反应为等体积变化的反应，t3t4的平衡比原平衡的速率要快，而t4t5的速率又变慢，则前者应是加催化剂，因为条件只能用一次，t4t5段为减压。反应物的浓度降低，生成物的浓度增大，结合图一可知，A为反应物，C为生成物，A的变化为0.2mol/L，C的变化量为0.3mol/L又由于该反应为等体积变化的反应，所以B为反应物，根据化学反应的速率之比等于化学方程式前的计量系数比，该反应的方程式为2A(g)+B(g) 3C(g)，所以，c(B)=n(A)=0.2mol/L=0.1mol/L，起始2molA所对应的浓度为1mol/L，则体积应是=2L，故B的起始物质的量为n(B)=(0.1mol/L+0.4mol/L)2L=1mol，t1-t2段，处于平衡状态，c(A)平衡=0.8mol/L，c(B)平衡=0.4mol/L，c(C)平衡=0.6mol/L，K1=0.84，t2-t3段，为改变浓度，平衡移动，平衡常数不变，K2=0.84，t3-t4段，使用催化剂，加快反应，平衡常数不变，K3=0.84，t4-t5段，为降低压强，反应速率降低，平衡不移动，平衡常数不变，K4=0.84，t5-t6段，为升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，故 K1=K2=K3=K4K5，故答案为：减小压强；1.0mol；K1=K2=K3=K4K5；（3）根据方程式计算，若A的物质的量共变化了0.01mol，而此过程中容器与外界的热交换总量为a kJ，则反应2molA时，交换热量200akJ，而由图象可知，t5t6阶段应为升高温度，正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，所以热化学方程式为2A(g)+B(g) 3C(g)H=+200a kJ/mol，故答案为：2A(g)+B(g) 3C(g)H=+200a kJ/mol。考点：考查了影响化学反应速率以及化学平衡移动的因素的相关知识。7（1）-746.0 kJ/mol（2）6.25105 104（3）C【解析】试题分析：（1）设3个热化学方程式的序数依次为、，依据盖斯定律得到，反应的热化学方程式为：2NO（g）+2CO（g） N2（g）+2CO2（g） H=（787 .0 kJ/mol）（221.0 kJ/mol）（+180.0 kJ/mol）=746.0 kJ/mol。（2）由表格中的数据可知2s内NO浓度的变化量为3.0010-41.7510-4=1.2510-4mol/L，则(NO)= =6.2510-5mol/(Ls)，由化学反应速率之比等于化学计量数之比，则(CO2)=(NO)=6.2510-5mol/(Ls)。由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡，则根据三段式：2NO+2CO2CO2 +N2开始10-4 3 4 0 0转化10-4 2 2 2 1平衡10-4 1 2 2 1则K= = =104，（3）A催化剂与转化率无关，故A错误；B升高温度平衡向吸热反应方向移动，该反应正反应放热，平衡向逆反应方向移动，故B错误；C由于是恒容容器，相同温度下，若NO和CO的起始浓度分别为1.50104 mol/L和2.00104 mol/L，则浓度相当于原平衡的一半，相当于减小压强，因该反应是气体系数减小的反应，减小压强，平衡逆向移动，所以平衡时N2的体积分数比原平衡体系中N2的体积分数低，故C正确；D单位时间内消耗NO的物质的量等于生成CO2的物质的量是同一个方向的速率，不是正逆反应速率，故D错误；故选C。8（1） 0.75mol/L； AC； CD； 5.33或，正。【解析】试题分析：（1）达到平衡时生成c(CH3OH)=0.75molL1，则消耗c(H2)=0.753molL1=2.25mol，则平衡时c(H2)=(3/12.25)mol/L=0.75mol/L；A、反应前后气体系数之和不相等，因此压强不变，说明反应达到平衡，故正确；B、根据密度的定义，气体质量不变，恒容状态，体积不变，因此密度不变，不能说明反应达到平衡，故错误；C、根据化学平衡状态的定义，当组分的浓度不再改变，说明反应达到平衡，故正确；D、用不同物质的反应速率，判断达到平衡，要求反应方向一正一逆，消耗氢气，生成甲醇，反应都是向正反应方向进行，故错误；使用催化剂，化学平衡不移动，此比值不变，故错误；B、充入He，如果是恒容状态，组分的浓度不变，平衡不移动，比值不变，故错误；C、从体系中分离H2O(g)，减少生成物的浓度，平衡右移，甲醇的量增加，因此比值增大，故正确；D、此反应是放热反应，降低温度，平衡右移，甲醇增大，CO2减少，比值增大，故正确；根据化学平衡常数的定义，K=0.750.75/(0.250.753)=16/3，此时浓度商为11.5/(123)=0.187516/3，说明平衡向正反应方向移动。考点：考查化学平衡的计算、化学平衡状态的判断、影响化学平衡移动的因素、化学平衡常数的计算等知识。9（1）(1分)；甲醇的起始浓度相同，但容器I的温度大于容器III的温度，温度越高，速度越快；（4）（2分）【解析】试题分析：（1）化学平衡常数的大小只与温度有关，升高温度，平衡向吸热的方向移动，反应、起始量相同，的CH3OCH3（g）含量低，说明降温正向移动，正反应为放热过程，所以H小于0；2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）起始量（mol） 0.2 0 0转化量（mol） 0.16 0.08 0.08平衡量（mol） 0.04 0.08 0.08所以v（CH3OH）=0.004molL-1min-1平衡常数K=c(CH 3OCH 3)c(H 2O)/c 2(CH 3OH) =0.080.08/0.042=4（2）容器达平衡时，CH3OH的体积分数和容器中的相同，则互为等效平衡，又该反应为气体体积不变的反应，所以只要反应物成比例即等效，又压强容器达平衡时是容器的两倍，所以开始反应物也应该是容器的两倍，则CH3OH起始的物质的量为0.40mol；等效平衡各物质的体积分数相同，所以平衡时CH3OCH3（g）的体积分数与容器相同，根据（1）的三段式，则容器平衡时CH3OCH3（g）的体积分数为=0.4，所以容器平衡时CH3OCH3（g）的体积分数也为0.4；（3）温度越低，反应速率越小，达到平衡时所需的时间越长，、相比，的温度低，反应速率越小，需要的时间长，所以t分钟后容器达到平衡，t大于20min；又由容器和容器的数据，开始时CH3OH（g）浓度相同，平衡时容器CH3OH（g）浓度为(0.200.082)/2=0.02mol/L，平衡时容器CH3OH（g）浓度为(0.200.092)/2=0.01mol/L，所以图像为（见答案）；（4）c（CH3OH）=0.93=0.3mol/L、c（CH3OCH3 ）=0.63=0.2mol/L、c（H2O）=0.33=0.1mol/L，浓度商=（0.20.1）/0.32=2/9，因为390时该反应的平衡常数K=4，所以平衡向正反应方向移动，v正v逆。10（1）；（2）2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O；（3）0.28，1.8；A；（4）CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g)H=-867kJmol-1。【解析】试题分析：（1）对于放热反应，温度越高，则化学平衡逆向移动，导致平衡常数减小，所以T1300，故答案为：；（2）氨气在纯氧中燃烧