内容正文:
题型01 涉及盖斯定律的计算
一、单选题
1.已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol;②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180 kJ/mol,则2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH是
A.-386 kJ/mol B.+386 kJ/mol C.-746 kJ/mol D.+746 kJ/mol
2.氨氧化法制硝酸中发生主反应 和副反应 两个竞争反应(忽略其他副反应),反应每生成 的相对能量变化如图所示。下列说法不正确的是
A.推测反应
B.加入催化剂Ⅰ更有利于的生成
C.其他条件相同时,升高温度,平衡时体系内的浓度降低
D.平衡后增大压强,物质的浓度不变
3.已知:通常状态下,由最稳定单质生成1mol某纯物质的热效应称为该物质的标准摩尔生成焓(),单质的标准摩尔生成焓为0。部分物质的标准摩尔生成焓如表所示:
物质
乙炔()三聚化制苯()是重要的有机合成反应,具有高效、快速等优点。下列说法错误的是
A.的燃烧热为
B.
C.
D.
4.已知环己烯、1,3-环己二烯、苯均能与在一定条件下发生加成反应制得环己烷,反应的热化学方程式如下所示。下列说法错误的是
①(g)
②(g)
③(g)
A.(g)转化为(g)的热化学方程式为
B.(g)催化加氢生成(g)的反应为放热反应
C.1,3-环已二烯分子中杂化和杂化的碳原子个数比为
D.物质具有的能量:(g)>(g)
5.以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥——尿素[CO(NH2)2],反应过程中能量(Ea2>Ea3>Ea1>Ea4>0)变化如图所示,下列说法正确的是
A.该过程的两步反应均为放热反应
B.第二步反应是合成尿素的决速步骤
C.由图可知CO2和NH3在一定条件下发生有效碰撞直接生成了CO(NH2)2和H2O
D.合成尿素的热化学方程式为:
6.用催化还原可以消除氮氧化物的污染。已知:
① ;
② 。下列说法错误的是
A.反应①②中,相同物质的量的甲烷发生反应,转移的电子数相同
B.由反应①可知:
C.标准状况下用4.48L 还原生成、和,则放出的热量为173.4kJ
D.已知的燃烧热为a kJ⁄mol,由组成的混合物2mol,完全燃烧并恢复到常温时放出的热量为b kJ,则的燃烧热
7.根据以下热化学方程式,和的大小比较错误的是
A. , ,则
B. , ,则
C. , ,则
D.已知;,则
8.下列说法错误的是
A.依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算
B.101kPa下,1g物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热
C.钢铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀
D.太阳能电池发电时未发生氧化还原反应
9.乙醇-水催化重整可获得H2.体系中存在的主要反应为:
反应①:C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g) ΔH1=+173.3kJ·mol-1
反应②:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol-1
下列说法错误的是
A.若体系达到平衡后,压缩容器体积,反应②的平衡不移动
B.适当增大起始n(H2O):n(C2H5OH)的值,有利于H2的生成
C.升高温度,反应①、②的反应速率和化学平衡常数均增大
D.可计算出C2H5OH(g)+H2O(g)2CO(g)+4H2(g) ΔH=+255.3kJ·mol-1
10.下列说法正确的是
A.已知 ; ,则
B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C.化学反应过程中,断裂化学键放热,生成化学键吸热是能量变化的主要原因
D.101 kPa时, kJ⋅mol,则碳的燃烧热为221 kJ⋅mol
11.常温下,和溶于水及受热分解的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A. B.受热分解是放热反应
C.将溶于水会使溶液温度升高 D.
12.一种以太阳能热源分解水的历程如图所示:
已知:过程I:
过程Ⅱ:
下列说法正确的是
A.转化过程中作催化剂
B.过程I、Ⅱ中能量转化的形式依次是:太阳能→化学能→热能
C.的摩尔燃烧焓为:
D.使用催化剂,改变了分解水反应的ΔH
13.和CO是环境污染性气体,可在表面转化为无害气体,其反应为 ,有关化学反应的物质变化过程如图1,能量变化过程如图2。下列说法正确的是
A.由图1可知:和均为催化剂
B.由图2可知:反应①的反应速率比反应②快
C.由图2可知:,且 kJ⋅mol-1
D.使用催化剂能降低活化能,从而改变反应的历程和焓变
14.碳酸钠晶体在干燥的空气中失水可得或:
下列说法错误的是
A.向中滴加几滴水,温度升高
B.碳酸钠晶体的失水过程属于化学变化
C.中,和数目之比大于2
D.
15.乙醇-水催化重整可获得,其主要反应为:
反应①
反应②
在、,若仅考虑上述反应,平衡时和的选择性及的产率随温度的变化如图所示。
的选择性
下列说法不正确的是
A.反应的
B.图中曲线①表示平衡时选择性随温度的变化
C.一定温度下,增大可提高的平衡转化率
D.由图可知,后升高温度曲线②呈下降趋势,说明温度对反应②速率的影响比对反应①的大
16.一定温度下,的氯化、溴化反应势能图及一段时间后产物的选择性如图,图中所有物质均为气态,下列叙述错误的是
A.
B.
C.的键能比的键能大
D.稳定性:
17.已知反应: ①H2 (g) +O2 (g) = H2O (g) ΔH1
②N2 (g)+ O2 (g) = NO2 (g) ΔH2
③N2 (g) +H2 (g) NH3 (g) ΔH3
则反应2NH3 (g) +O2 (g) = 2NO2 (g) + 3H2O (g)的 ΔH为
A.2ΔH1 + 2ΔH2 − 2ΔH3 B.ΔH1 +ΔH2 − ΔH3
C.3ΔH1 + 2ΔH2 + 2ΔH3 D.3ΔH1+ 2ΔH2 −2ΔH3
18.一定温度下,的氯化、溴化反应势能图及一段时间后产物的选择性如图,图中所有物质均为气态,下列叙述错误的是
已知:卤代-水解反应机理为
A.稳定性:
B.丙烷氯代或溴代反应均可能产生同分异构体
C.
D.以丙烷为原料通过“卤代-水解”过程合成2-丙醇()时,比更适于作取代试剂
19.以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程如图:
反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH1=-213 kJ·mol−1
反应Ⅱ:H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) ΔH2=+327 kJ·mol−1
反应Ⅲ:2HI(aq)=H2(g)+I2(g) ΔH3=+172 kJ·mol−1
下列说法错误的是
A.该过程实现了太阳能到化学能的转化
B.SO2 和 I2 对总反应起到了催化剂的作用
C.总反应的热化学方程式为 2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+286kJ·mol−1
D.反应设备不宜采用铁质材料
20.计算反应热的定律是由谁发现的
A.高斯 B.盖斯 C.乔布斯 D.福布斯
二、计算题
21.奥运会火炬常用的燃料为丙烷和甲醇。丙烷在一定条件下发生脱氢反应可以得到丙烯。
已知:
相同条件下,反应的 。
三、解答题
22.通过化学的方法实现的资源化利用是一种非常理想的减排途径。
(1)工业上用和反应合成二甲醚。
已知: kJ/mol;
kJ/mol。
写出和转化为和的热化学方程式: 。
(2)在某压强下,合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时,的平衡转化率如图所示。温度下,将6mol和12mol充入2L的密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率 ;、、三者之间的大小关系为 。
(3)若 kJ⋅mol在恒温恒压下进行,以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是 (填序号)。
A.CO和的物质的量浓度之比是1∶2
B.CO的消耗速率等于的生成速率的2倍
C.容器中混合气体的体积保持不变
D.容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变
E.容器中混合气体的密度保持不变
(4)已知一定条件下,水煤气转化成甲醇的化学方程式为。在体积可变的恒压密闭容器中投入0.5 mol CO和0.75 mol ,不同条件下发生上述反应。实验测得平衡时的物质的量(n)随温度(T)、压强(p)的变化下如图所示。
① (填“<”或“>”)。
②M点对应的平衡混合气体的体积为1 L,则:233℃时,该反应的平衡常数 ,的转化率为 (保留1位小数)。
③工业实际合成生产中,采用下图M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和化学平衡知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的理由: 。
23.完成下列问题。
(1)已知:
则反应 。
(2)已知相关的化学键键能数据如下:
化学键
键能
413
745
436
1075
则 。
(3)下图是和反应生成过程中能量变化示意图,合成氨反应的热化学方程式为 。
(4)燃烧生成放热,蒸发吸热,燃烧热的热化学方程式为 。
(5)①(s,白磷)
②(s,红磷)
常温时红磷比白磷稳定,则 (填“>”“<”或“=”)
(6)钢铁腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀:
①在酸性环境中,主要发生的腐蚀称为 (填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。
②发生吸氧腐蚀时,每转移0.2mol电子,消耗气体的体积为 (标准状况下)。
24.在氮及其化合物的化工生产中,对有关反应的反应原理进行研究有着重要意义。
(1)反应,在反应过程中,正反应速率随条件改变的变化如图,下列错误的是_______。
A.时增大了生成物浓度 B.时降低了温度
C.时减少了压强 D.时使用了催化剂
(2)在一个不传热的固定容积的密闭容器中,达到平衡的标志是_______。
①单位时间内有键断裂同时有键断裂
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均摩尔质量不变
④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化
⑥消耗消耗
A.③④⑤ B.③④⑤⑥ C.①②③⑤ D.②③④⑥
(3)一定温度下,将和置于1L的恒容密闭容器中发生如下反应:。测得不同条件、不同以间段内合成氨反应中的转化率数据如
时间
N2转化率温度
1小时
2小时
3小时
4小时
30%
50%
80%
80%
35%
60%
a
b
①上表中 (“>”“<”或“=”表示),其中三者的大小关系是 (含“>”“<”或“=”的关系式表示)。
②已知某温度下该反应达平衡时各物质均为1mol容器容积为1L,保持温度和压强不变,又充入后,平衡 (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。
(4)时,关于的两个反应的信息如下表所示:
化学反应
正反应活化能
逆反应活化能
t℃时平衡常数
请它出时被NO氧化生成有毒气体的热化学方程式(反应热用a、b、e、d代数式表示): 。该反应的平衡常数为 (用和表示)。
(5)将固体置于密闭容器中在一定温度下发生下列反应:
①; ②
达到平衡时,,,则此温度下反应①的平衡常数 。
25.常用于制取硝酸、硝基化合物等,但同时也是空气污染物。
(1)工业制硝酸时,需将转化为,现有以下两种途径:
I.①;
Ⅱ.②。
③。
若已知④。计算可得 。途径Ⅱ与途径I相比,优势在于 。
(2)反应②的反应历程和能量变化如图所示,标注“*”表示在催化剂表面吸附的物质。
对总反应速率影响较大的步骤的活化能为 ,该步骤的化学方程式是 。
(3)某温度下向容器中按照体积比充入和,控制压强为,反应达到平衡状态时体系中的体积分数为0.6。
①的平衡转化率为 。
②在化学平衡体系中,用各气体物质的分压替代浓度,计算的平衡常数叫压强平衡常数。此温度下反应的压强平衡常数 (列出计算式即可)。
(4)制硝酸的工业尾气中含有,将尾气与适量空气混合后通入到浓氨水中,可生成,反应的化学方程式为 。
26.按要求回答下列问题:
(1)下列变化中属于吸热反应的是 。
①干冰汽化;②镁条在CO2中燃烧;③C与CO2反应生成CO;④铝片与稀盐酸的反应;⑤NH4NO3固体溶于水;⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
(2)反应A+B→C(放热)分两步进行①A+B→X(吸热);②X→C(放热)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是_____。
A. B. C. D.
(3)NA表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2气体和液态水的反应中,每有2NA个电子转移时,放出260kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为 。
(4)已知25℃、101kPa条件下
①4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) ΔH=-2834.9kJ·mol-1
②4Al(s)+2O3(g)=2Al2O3(s) ΔH=-3119.1kJ·mol-1
由此可推知,该条件下 更稳定(填“O2”或“O3”)
(5)二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题。已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) ΔH
①几种物质的相对能量(kJ·mol-1)如表所示(规定单质的能量为0):
物质
CO2(g)
H2(g)
CH2=CH2(g)
H2O(g)
能量/kJ·mol-1
-394
0
52
-242
ΔH= kJ·mol-1
②几种化学键的键能(kJ·mol-1)
化学键
C=O
H—H
C=C
H-C
H-O
键能/kJ·mol-1
803
436
615
a
463
a=
(6)工业上常用磷精矿〔Ca5(PO4)3F〕和硫酸反应制备磷酸。
已知25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271kJ·mol-1
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937kJ·mol-1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 。
27.多晶硅是广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。以下是由石英砂制备多晶硅的简易过程。回答下列问题:
(1)已知SiHCl3在催化剂作用下发生反应:
则反应的为
(2)流程中反应①中生成粗硅的化学方程式为 ,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(3)①常温下1gH2在氧气中充分燃烧放出142.9kJ的热量,则H2燃烧热的热化学方程式为 ;
②氢化过程中所需的高纯度H2可通过电解精制的饱和食盐水制得。电解过程中同时生成一种黄氯色的气体和一种易溶、易电离的碱,电解反应的离子方程式 。
③粗盐水精制过程中,为有效除去Ca2+、Mg2+、等杂质,要按顺序 (填标号)加入下列溶液,过滤后再向滤液中加 调节pH。
a.NaOH b.Na2CO3 c.BaCl2
(4)由粗硅制备多晶硅的过程中,循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有 (填分子式)。
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$$
题型01 涉及盖斯定律的计算
一、单选题
1.已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol;②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180 kJ/mol,则2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)的ΔH是
A.-386 kJ/mol B.+386 kJ/mol C.-746 kJ/mol D.+746 kJ/mol
【答案】C
【解析】①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol;
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180 kJ/mol,
依据盖斯定律,将反应①-②得:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=(-566 kJ/mol)-(+180 kJ/mol)=-746kJ/mol。
故选C。
2.氨氧化法制硝酸中发生主反应 和副反应 两个竞争反应(忽略其他副反应),反应每生成 的相对能量变化如图所示。下列说法不正确的是
A.推测反应
B.加入催化剂Ⅰ更有利于的生成
C.其他条件相同时,升高温度,平衡时体系内的浓度降低
D.平衡后增大压强,物质的浓度不变
【答案】D
【解析】A.用主反应减去副反应后得到 ,故A项正确;
B.催化剂Ⅰ使主反应的活化能降低、使得副反应的活化能增大,故促进主反应生成,故B项正确;
C.两个竞争反应的焓变均小于0,故升高温度,平衡逆向移动,的平衡浓度降低,故C项正确;
D.增大压强虽然对于气体体积和相等的副反应没有直接影响,但是竞争反应即主反应的平衡会逆向移动,导致和浓度增加,进而使副反应平衡正向移动,的浓度会增大,故D项错误;
故本题选D。
3.已知:通常状态下,由最稳定单质生成1mol某纯物质的热效应称为该物质的标准摩尔生成焓(),单质的标准摩尔生成焓为0。部分物质的标准摩尔生成焓如表所示:
物质
乙炔()三聚化制苯()是重要的有机合成反应,具有高效、快速等优点。下列说法错误的是
A.的燃烧热为
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A.的标准摩尔生成焓()为,故的燃烧热为,故A正确;
B.的标准摩尔生成焓()为 ,则 ,故B正确;
C.根据题意可知,① ,
②
可由②-3×①得到,即,故C错误;
D.根据题意可知,① ,
②
③
可由2×②+③-①得到反应,即,故D正确;
答案选C。
4.已知环己烯、1,3-环己二烯、苯均能与在一定条件下发生加成反应制得环己烷,反应的热化学方程式如下所示。下列说法错误的是
①(g)
②(g)
③(g)
A.(g)转化为(g)的热化学方程式为
B.(g)催化加氢生成(g)的反应为放热反应
C.1,3-环已二烯分子中杂化和杂化的碳原子个数比为
D.物质具有的能量:(g)>(g)
【答案】D
【解析】
A.根据盖斯定律可知,②-①可得(g)转化为(g)的热化学方程式为(g) ,故A项正确;
B.根据盖斯定律可知,③-①可得(g)催化加氢生成(g)的反应的热化学方程式为(g) ,则该反应为放热反应,故B项正确;
C.1,3-环已二烯分子中杂化的碳原子数为4,杂化的碳原子个数为2,二者之比为,故C项正确;
D.根据题中信息无法判断(g)和(g)的能量大小关系,故D项错误;
故本题选D。
5.以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥——尿素[CO(NH2)2],反应过程中能量(Ea2>Ea3>Ea1>Ea4>0)变化如图所示,下列说法正确的是
A.该过程的两步反应均为放热反应
B.第二步反应是合成尿素的决速步骤
C.由图可知CO2和NH3在一定条件下发生有效碰撞直接生成了CO(NH2)2和H2O
D.合成尿素的热化学方程式为:
【答案】B
【解析】A.由图可知,第一步反应是放热反应,第二步反应是吸热反应,A错误;
B.反应的活化能越大,化学反应速率越慢,化学反应取决于慢反应,由图可知,第二步反应的活化能大于第一步反应,反应速率慢于第一步反应,所以第二步反应是合成尿素的决速步骤,故B正确;
C.由图可知,二氧化碳和氨气在一定条件下发生有效碰撞直接生成了H2NCOONH4,故C错误;
D.由图可知,第一步反应△H1=-(Ea2-Ea1),第二步反应△H2=+(Ea3-Ea4),由盖斯定律可知,第一步反应与第二步反应之和为总反应,反应△H=Ea3+Ea1-Ea2-Ea4,故D错误;
答案选B。
6.用催化还原可以消除氮氧化物的污染。已知:
① ;
② 。下列说法错误的是
A.反应①②中,相同物质的量的甲烷发生反应,转移的电子数相同
B.由反应①可知:
C.标准状况下用4.48L 还原生成、和,则放出的热量为173.4kJ
D.已知的燃烧热为a kJ⁄mol,由组成的混合物2mol,完全燃烧并恢复到常温时放出的热量为b kJ,则的燃烧热
【答案】D
【解析】A.反应①②中还原剂均为CH4,关系式为CH4~CO2~8e-,所以相同物质的量的甲烷发生反应时,转移的电子数相同,故A正确;
B.由于H2O(g)=H2O(l)△H<0,即水蒸气变成液体水时放热,所以 △H<-574 kJ/mol,故B正确;
C.根据盖斯定律①+②得到CH4还原NO2生成N2和水蒸气的热化学方程式为CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol,4.48LCH4即0.2molCH4还原NO2生成N2和水蒸气,放出的热量为867 kJ/mol×0.2mol=173.4 kJ,故C正确;
D.设H2的燃烧热为xkJ•mol-1,又CH4的燃烧热是akJ/mol,所以由CH4、H2按3:1比例组成的混合物2mol,完全燃烧并恢复到常温时,放出的热量为bkJ,可得2××a+2××x=b,则解得x=2b-3a,即H2的燃烧热为,故D错误;
答案选D。
7.根据以下热化学方程式,和的大小比较错误的是
A. , ,则
B. , ,则
C. , ,则
D.已知;,则
【答案】B
【解析】A.已知 ,根据盖斯定律可得,即,A正确;
B.已知为放热反应,根据盖斯定律可得,即,B错误;
C.已知为吸热反应,,为放热反应,,即,C正确;
D.已知为放热反应,根据盖斯定律可得,即,则,D正确;
故选B;
8.下列说法错误的是
A.依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算
B.101kPa下,1g物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热
C.钢铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀
D.太阳能电池发电时未发生氧化还原反应
【答案】B
【解析】A.依据盖斯定律指化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关,可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算,故A项正确;
B.标准燃烧热为101kPa下,1 mol物质完全燃烧的反应热叫做该物质的标准燃烧热,故B项错误;
C.潮湿的环境中,钢铁表面覆盖一层水膜,其中溶解了二氧化碳等物质,可以作为电解质溶液,所以铁与其中的杂质、电解质溶液形成原电池,铁为负极,失电子被氧化,钢铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀,故C项正确;
D.太阳能电池主要利用光伏发电,发电时太阳光照射在硅电池板上面,被吸收的光子在半导体内部激发产生电子-空穴对,电子-空穴对被PN结分离向两端电极移动,从而产生电流,由上下电极导出,未发生氧化还原反应,故D项正确;
故答案选B。
9.乙醇-水催化重整可获得H2.体系中存在的主要反应为:
反应①:C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g) ΔH1=+173.3kJ·mol-1
反应②:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol-1
下列说法错误的是
A.若体系达到平衡后,压缩容器体积,反应②的平衡不移动
B.适当增大起始n(H2O):n(C2H5OH)的值,有利于H2的生成
C.升高温度,反应①、②的反应速率和化学平衡常数均增大
D.可计算出C2H5OH(g)+H2O(g)2CO(g)+4H2(g) ΔH=+255.3kJ·mol-1
【答案】A
【解析】A.体系达到平衡后,压缩容器体积,反应①逆向移动,导致②中反应物的浓度减小,随后反应②逆向移动,A错误;
B.适当增大起始n(H2O):n(C2H5OH)的值,相当于乙醇的物质的量不变增加水的物质的量,水的浓度增大,平衡正向移动,有利于H2的生成,B正确;
C.温度升高反应速率增大,反应①②均为吸热反应,升高温度平衡均正向移动,平衡常数均增大,C正确;
D.根据盖斯定律可知,有①+2②可得C2H5OH(g)+H2O(g)2CO(g)+4H2(g),故ΔH=+173.3kJ·mol-1+241kJ·mol-1=+255.3kJ·mol-1,D正确;
答案选A。
10.下列说法正确的是
A.已知 ; ,则
B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C.化学反应过程中,断裂化学键放热,生成化学键吸热是能量变化的主要原因
D.101 kPa时, kJ⋅mol,则碳的燃烧热为221 kJ⋅mol
【答案】A
【解析】A.已知:①S(g)+O2(g)=SO2(g) ΔHl; ②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH2,由②-①式可得:S(s)=S(g) ΔH,因为S(s)转变成S(g)需要吸收热量,则ΔH=ΔH2-ΔHl>0,即ΔH1<ΔH2,A正确;
B.需要加热的反应不一定是吸热反应,如铝热反应,B错误;
C.旧化学键断裂吸收能量,新化学键形成放出能量,化学反应实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,所以化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因,C错误;
D.燃烧热是指101 kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,C元素的指定产物为CO2(g),不是CO(g),则碳的燃烧热不是221 kJ⋅mol−1,D错误;
故选A。
11.常温下,和溶于水及受热分解的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A. B.受热分解是放热反应
C.将溶于水会使溶液温度升高 D.
【答案】CD
【解析】A.根据盖斯定律,,A错误;
B.受热分解是吸热反应,B错误;
C.溶于水放出热量,会使溶液温度升高,C正确;
D.由图可知,、,,则,D正确;
答案选CD。
12.一种以太阳能热源分解水的历程如图所示:
已知:过程I:
过程Ⅱ:
下列说法正确的是
A.转化过程中作催化剂
B.过程I、Ⅱ中能量转化的形式依次是:太阳能→化学能→热能
C.的摩尔燃烧焓为:
D.使用催化剂,改变了分解水反应的ΔH
【答案】A
【解析】A.先参加后生成,作催化剂,A正确;
B.由图可知,过程I和过程Ⅱ发生的反应均为吸热反应,反应中不存在将化学能转化为热能的过程,B错误;
C.根据盖斯定律可得反应-(Ⅰ+2Ⅱ)可得,故,C错误;
D.催化剂只能改变反应速率,不能改变焓变,D错误;
答案选A。
13.和CO是环境污染性气体,可在表面转化为无害气体,其反应为 ,有关化学反应的物质变化过程如图1,能量变化过程如图2。下列说法正确的是
A.由图1可知:和均为催化剂
B.由图2可知:反应①的反应速率比反应②快
C.由图2可知:,且 kJ⋅mol-1
D.使用催化剂能降低活化能,从而改变反应的历程和焓变
【答案】C
【解析】A.①N2O+Pt2O+=Pt2O2++N2,②Pt2O2++CO=Pt2O++CO2,为催化剂为中间产物,A错误;
B.由图2有催化剂的图象可知,反应①的活化能大于反应②,相同条件下,反应的活化能越大,反应速率越慢,反应①的反应速率比反应②慢,B错误;
C.由图2有催化剂的图象可知,反应①为吸热反应,,反应②为放热反应,,△H=Ea1-Ea2=-226kJ⋅mol-1,C正确;
D.使用催化剂能降低活化能,从而改变反应的历程,但不改变焓变,D错误;
故选C。
14.碳酸钠晶体在干燥的空气中失水可得或:
下列说法错误的是
A.向中滴加几滴水,温度升高
B.碳酸钠晶体的失水过程属于化学变化
C.中,和数目之比大于2
D.
【答案】C
【解析】A.两个反应中失水都是吸热反应,则与水的化合反应是放热反应,放热使溶液温度升高,A正确;
B.碳酸钠晶体的失水是分解反应,属于化学变化,B正确;
C.中,不水解,和数目之比等于2,C错误;
D.反应等于反应2减去反应1,故,D正确;
故选C。
15.乙醇-水催化重整可获得,其主要反应为:
反应①
反应②
在、,若仅考虑上述反应,平衡时和的选择性及的产率随温度的变化如图所示。
的选择性
下列说法不正确的是
A.反应的
B.图中曲线①表示平衡时选择性随温度的变化
C.一定温度下,增大可提高的平衡转化率
D.由图可知,后升高温度曲线②呈下降趋势,说明温度对反应②速率的影响比对反应①的大
【答案】C
【分析】由选择性计算式可知,相同条件下CO和CO2的选择性之和为1,则②代表H2的产率,约300℃左右开始,H2的产率随着稳定的升高而降低,说明约300℃左右开始升高温度,对于反应①的影响小于对于反应②的影响,再根据已知反应①,反应②2可知,升温时CO的生成量增多,因此CO的选择性增大,但由于升高温度对反应①影响较小,且反应②也在消耗产生的二氧化碳,因此同时CO2的选择性减小,所以图中③代表CO的选择性,①代表CO2的选择性,以此解题。
【解析】A.由盖斯定律可知,目标方程式=反应①+反应②×2,ΔH=+173.3kJ·mol-1+2×41.2kJ·mol-1=+255.7kJ·mol-1,故A正确;
B.由分析可知,曲线①表示平衡时选择性随温度的变化,故B正确;
C.一定温度下,增大,可以认为开始时水蒸气物质的量不变,增大乙醇物质的量,则乙醇的平衡转化率降低,故C错误;
D.由分析可知,约300℃左右开始,H2的产率随着稳定的升高而降低,说明约300℃左右开始升高温度,对于反应①的影响小于对于反应②的影响,即温度对反应②速率的影响比对反应①的大,故D正确;
故答案选C。
16.一定温度下,的氯化、溴化反应势能图及一段时间后产物的选择性如图,图中所有物质均为气态,下列叙述错误的是
A.
B.
C.的键能比的键能大
D.稳定性:
【答案】D
【解析】A.由图示可得①对应图上、②对应图上、③对应图上、④对应图上。图像显示对应的反应中反应物总能量高于生成物的总能量,为放热反应,所以对应的反应中反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,所以,A正确;
B.由盖斯定律,反应①+反应④=反应②+反应③,即,B正确;
C.氯元素的非金属性强于溴元素,氯化氢比溴化氢稳定,键能越高越稳定,因此的键能比的键能大,C正确;
D.由反应过程-能量图可知,能量:,能量越低越稳定,所以稳定性:,D错误;
故答案选D。
17.已知反应: ①H2 (g) +O2 (g) = H2O (g) ΔH1
②N2 (g)+ O2 (g) = NO2 (g) ΔH2
③N2 (g) +H2 (g) NH3 (g) ΔH3
则反应2NH3 (g) +O2 (g) = 2NO2 (g) + 3H2O (g)的 ΔH为
A.2ΔH1 + 2ΔH2 − 2ΔH3 B.ΔH1 +ΔH2 − ΔH3
C.3ΔH1 + 2ΔH2 + 2ΔH3 D.3ΔH1+ 2ΔH2 −2ΔH3
【答案】D
【解析】根据盖斯定律,将方程式①×3+②×2-2×③得2NH3 (g) +O2 (g) = 2NO2 (g) + 3H2O (g),则△H=3△H1+2△H2-2△H3,故选D。
18.一定温度下,的氯化、溴化反应势能图及一段时间后产物的选择性如图,图中所有物质均为气态,下列叙述错误的是
已知:卤代-水解反应机理为
A.稳定性:
B.丙烷氯代或溴代反应均可能产生同分异构体
C.
D.以丙烷为原料通过“卤代-水解”过程合成2-丙醇()时,比更适于作取代试剂
【答案】A
【解析】A.物质具有的能量越低越稳定。由图可知具有的能量:,稳定性:,A项错误;
B.丙烷氯代反应可生成互为同分异构体的和,丙烷溴代反应可生成互为同分异构体的和,B项正确;
C.甲图中 ,乙图中 ,所以,C项正确;
D.由图可知,以丙烷氯代反应生成的2-氯丙烷的选择性为55%,而发生溴代反应生成的2-溴丙烷的选择性为97%,故以丙烷为原料通过“卤代-水解”过程合成2-丙醇时,使用Br2作为取代试剂所得产品的纯度更高,即Br2比Cl2更适于作取代试剂,D项正确;
故答案为:A。
19.以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程如图:
反应Ⅰ:SO2(g)+I2(g)+2H2O(l)=2HI(aq)+H2SO4(aq) ΔH1=-213 kJ·mol−1
反应Ⅱ:H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) ΔH2=+327 kJ·mol−1
反应Ⅲ:2HI(aq)=H2(g)+I2(g) ΔH3=+172 kJ·mol−1
下列说法错误的是
A.该过程实现了太阳能到化学能的转化
B.SO2 和 I2 对总反应起到了催化剂的作用
C.总反应的热化学方程式为 2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+286kJ·mol−1
D.反应设备不宜采用铁质材料
【答案】C
【分析】图示反应中进线物质为反应物,出线物质为生成物,由图可知,H2O为反应物,H2和O2为生成物,SO2和I2参与反应后又生成,为催化剂,总反应为H2O(l)=H2(g)+O2(g),ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+286 kJ·mol−1。
【解析】A.由图可知,该过程实现了太阳能到化学能的转化,A正确;
B.根据分析,SO2 和 I2 对总反应起到了催化剂的作用,B正确;
C.根据分析,总反应的热化学方程式为 2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) ΔH=+572kJ·mol−1,C错误;
D.该过程中H2SO4和HI均会腐蚀铁质设备,故设备不宜采用铁质材料,D正确;
故选C。
20.计算反应热的定律是由谁发现的
A.高斯 B.盖斯 C.乔布斯 D.福布斯
【答案】B
【解析】计算反应热的定律是由盖斯发现的,盖斯定律指若是一个反应可以分步进行,则各步反应的吸收或放出的热量总和与这个反应一次发生时吸收或放出的热量相同,即:化学反应的反应热与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关,故选B。
二、计算题
21.奥运会火炬常用的燃料为丙烷和甲醇。丙烷在一定条件下发生脱氢反应可以得到丙烯。
已知:
相同条件下,反应的 。
【答案】124.2kJ•mol-1。
【解析】已知:
①
②
根据盖斯定律,①-②得,所以△H=△H1-△H2=156.6kJ•mol-1-32.4kJ•mol-1=124.2kJ•mol-1。
三、解答题
22.通过化学的方法实现的资源化利用是一种非常理想的减排途径。
(1)工业上用和反应合成二甲醚。
已知: kJ/mol;
kJ/mol。
写出和转化为和的热化学方程式: 。
(2)在某压强下,合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时,的平衡转化率如图所示。温度下,将6mol和12mol充入2L的密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率 ;、、三者之间的大小关系为 。
(3)若 kJ⋅mol在恒温恒压下进行,以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是 (填序号)。
A.CO和的物质的量浓度之比是1∶2
B.CO的消耗速率等于的生成速率的2倍
C.容器中混合气体的体积保持不变
D.容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变
E.容器中混合气体的密度保持不变
(4)已知一定条件下,水煤气转化成甲醇的化学方程式为。在体积可变的恒压密闭容器中投入0.5 mol CO和0.75 mol ,不同条件下发生上述反应。实验测得平衡时的物质的量(n)随温度(T)、压强(p)的变化下如图所示。
① (填“<”或“>”)。
②M点对应的平衡混合气体的体积为1 L,则:233℃时,该反应的平衡常数 ,的转化率为 (保留1位小数)。
③工业实际合成生产中,采用下图M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和化学平衡知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的理由: 。
【答案】(1) kJ·mol
(2) )
(3)CDE
(4) > 16 66.7% 相对于N点而言,M点对应温度在500~600K,温度较高,反应速率较快。M点CO的平衡转化率已经达到90%,常压对设备和动力要求低,更经济
【解析】(1)根据盖斯定律可知,kJ/mol,热化学方程式: kJ·mol。
(2)根据图像可知,温度下,当的投料比为2时,二氧化碳的转化率为60%,反应的二氧化碳的量为3.6mol,生成二甲醚的量为1.8mol,则0~5min内的平均反应速率mol⋅L⁻¹⋅min⁻¹;合成二甲醚为放热反应,温度越高,二氧化碳转化率越低,故,温度越高,平衡常数越小,温度相同,平衡常数相同,故KA、、三者之间的大小关系为。
(3)A.当CO和的物质的量浓度之比是1∶2,无法说明正逆反应速率相等,A错误;
B.CO的消耗速率与的生成速率都为正反应速率,不能说明反应达到平衡状态,B错误;
C.反应为气体分子数减少的反应,在恒压条件下,容器中混合气体的体积保持不变能说明反应达到平衡状态,C正确;
D.气体的总质量不变,反应为气体分子数减少的反应,故容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变,D正确;
E.气体的总质量不变,反应为气体分子数减少的反应,在恒压条件下当到达平衡时,气体的体积不再改变,混合气体的密度不再改变,能说明反应达到平衡状态,E正确;
故选CDE。
(4)①根据可知,该反应正方向气体分子数减小,增大压强,平衡正向进行,平衡时的物质的量较大,由图可知,;
②根据三段式,
;的转化率为。
23.完成下列问题。
(1)已知:
则反应 。
(2)已知相关的化学键键能数据如下:
化学键
键能
413
745
436
1075
则 。
(3)下图是和反应生成过程中能量变化示意图,合成氨反应的热化学方程式为 。
(4)燃烧生成放热,蒸发吸热,燃烧热的热化学方程式为 。
(5)①(s,白磷)
②(s,红磷)
常温时红磷比白磷稳定,则 (填“>”“<”或“=”)
(6)钢铁腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀:
①在酸性环境中,主要发生的腐蚀称为 (填“析氢”或“吸氧”)腐蚀。
②发生吸氧腐蚀时,每转移0.2mol电子,消耗气体的体积为 (标准状况下)。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
(5)<
(6) 析氢 1120
【解析】(1)将题中3个反应依次编号为①②③,由盖斯定律可知,(反应①—2×反应②)=反应③,则反应热△H=×[(-4.4kJ/mol)-2×(-55.3kJ/mol)]=+53.1 kJ/mol,故答案为:+53.1;
(2)由反应热=反应物的键能之和-生成物的键能之和可得:反应热△H= (431kJ/mol×4+745kJ/mol×2)—(1075kJ/mol×2+436kJ/mol×2)=+120kJ/mol,故答案为:+120;
(3)由图可知,合成氨反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,反应生成2molNH3的反应热△H=-(E2-E1)×2=-(300kJ/mol-254kJ/mol)×2=-92kJ/mol,则反应的热化学方程式为 ,故答案为: ;
(4)氢气的燃烧热为1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量,由题意可知,氢气的燃烧热△H=-(+)=-286kJ/mol,则反应的热化学方程式为 ,故答案为: ;
(5)常温时红磷比白磷稳定说明红磷的能量小于白磷的能量,则白磷完全燃烧放出的能量高于红磷,反应①的焓变小于反应②,故答案为:<;
(6)①在酸性环境中,钢铁主要发生的腐蚀称为析氢腐蚀,故答案为:析氢腐蚀;
②发生吸氧腐蚀时,氧气在水分子作用下得到电子发生还原反应生成氢氧根离子:,则转移0.2mol电子时,标准状况下消耗氧气的体积为0.2××22.4L×103mL/L=1120mL,故答案为:1120。
24.在氮及其化合物的化工生产中,对有关反应的反应原理进行研究有着重要意义。
(1)反应,在反应过程中,正反应速率随条件改变的变化如图,下列错误的是_______。
A.时增大了生成物浓度 B.时降低了温度
C.时减少了压强 D.时使用了催化剂
(2)在一个不传热的固定容积的密闭容器中,达到平衡的标志是_______。
①单位时间内有键断裂同时有键断裂
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均摩尔质量不变
④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化
⑥消耗消耗
A.③④⑤ B.③④⑤⑥ C.①②③⑤ D.②③④⑥
(3)一定温度下,将和置于1L的恒容密闭容器中发生如下反应:。测得不同条件、不同以间段内合成氨反应中的转化率数据如
时间
N2转化率温度
1小时
2小时
3小时
4小时
30%
50%
80%
80%
35%
60%
a
b
①上表中 (“>”“<”或“=”表示),其中三者的大小关系是 (含“>”“<”或“=”的关系式表示)。
②已知某温度下该反应达平衡时各物质均为1mol容器容积为1L,保持温度和压强不变,又充入后,平衡 (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。
(4)时,关于的两个反应的信息如下表所示:
化学反应
正反应活化能
逆反应活化能
t℃时平衡常数
请它出时被NO氧化生成有毒气体的热化学方程式(反应热用a、b、e、d代数式表示): 。该反应的平衡常数为 (用和表示)。
(5)将固体置于密闭容器中在一定温度下发生下列反应:
①; ②
达到平衡时,,,则此温度下反应①的平衡常数 。
【答案】(1)C
(2)B
(3) < a=b<80% 不移动
(4)
(5)27.5
【解析】(1)A.t1时v正不变,v逆增大,平衡逆向移动,增大了生成物浓度,A正确;B.t2时v正、v逆均减小,平衡正向移动,由于反应为放热反应,降温,平衡正移,故t2时降低了温度,B正确;C.由于反应为分子数减小的反应,减小压强,v正、v逆均减小,平衡逆移,不符合t3时v正、v逆均增大,平衡不移动的图像,C错误;D.t3时,v正、v逆均增大,平衡不移动,条件为使用了催化剂,D正确;故答案选C;
(2)①单位时间内有3molH−H键断裂,同时有6molN−H键断裂,说明达到平衡,①不符合题意;②混合气体的密度=,气体总质量始终不变且容积固定,说明混合气体密度始终不变,即混合气体的密度不变,不能证明平衡,②不符合题意;③混合气体的平均摩尔质量,体总质量始终不变但总物质的量改变,即混合气体的平均摩尔质量在平衡前改变,说明混合气体的平均摩尔质量不变,说明达到平衡,③符合题意;④各组分的物质的量浓度在平衡前为变量,各组分的物质的量浓度不再改变,说明达到平衡,④符合题意;⑤密闭容器不传热,即反应的能量变化仅用来改变体系温度,即体系的温度不再发生变化,说明达到平衡,⑤符合题意;⑥消耗氮气的速率为正反应速率,消耗氨气的速率为逆反应速率,2v(N2)消耗=v(NH3)消耗,符合v正=v逆,可以证明达到平衡状态,⑥符合题意;故答案为B;
(3)相同时间内,T2的转化率高,说明速率更快,温度更高,即T1<T2;温度高,达到平衡所需时间短,故3小时、4小时均为平衡状态,即a=b,反应,温度升高,平衡会逆向移动,氮气的转化率降低,故a=b<80%;已知某温度下该反应达平衡时各物质均为1mol容器容积为1L,则K=1,保持温度和压强不变,又充入3molN2后,此时容积变为2L,,Q=K,即平衡不移动;
(4)依题意可知①,②,利用盖斯定律,将反应②-5①,即得t∘C时NH3被NO氧化生成无毒气体的热化学方程式为;平衡常数为;
(5)反应①的平衡常数K=,NH4I分解生成的HI为平衡时HI与分解的HI之和,即为NH4I分解生成的氨气,由反应可知②分解的c(HI)为平衡时c(H2)的2倍,求出c(NH3)=0.25×2+5=5.5mol/L,K=。
25.常用于制取硝酸、硝基化合物等,但同时也是空气污染物。
(1)工业制硝酸时,需将转化为,现有以下两种途径:
I.①;
Ⅱ.②。
③。
若已知④。计算可得 。途径Ⅱ与途径I相比,优势在于 。
(2)反应②的反应历程和能量变化如图所示,标注“*”表示在催化剂表面吸附的物质。
对总反应速率影响较大的步骤的活化能为 ,该步骤的化学方程式是 。
(3)某温度下向容器中按照体积比充入和,控制压强为,反应达到平衡状态时体系中的体积分数为0.6。
①的平衡转化率为 。
②在化学平衡体系中,用各气体物质的分压替代浓度,计算的平衡常数叫压强平衡常数。此温度下反应的压强平衡常数 (列出计算式即可)。
(4)制硝酸的工业尾气中含有,将尾气与适量空气混合后通入到浓氨水中,可生成,反应的化学方程式为 。
【答案】(1) 途径Ⅱ的两个反应均为放热反应,相对容易进行
(2) 352
(3)
(4)
【解析】(1)根据盖斯定律可得;途径Ⅱ与途径I相比,优势在于途径Ⅱ的两个反应均为放热反应,相对容易进行;
故答案为:;途径Ⅱ的两个反应均为放热反应,相对容易进行;
(2)活化能是反应物平均能量与过渡态能量的差值,基元反应的活化能越大,反应速率越慢,由图象可知,对总反应速率影响较大的步骤的活化能为;该步骤的化学方程式是;
(3)①设的平衡转化率为,充入为,根据题中所给数据,列三段式:
,反应达到平衡状态时体系中的体积分数为0.6,则,解得;
②由①中数据可知,平衡时的体积分数分别为0.1,0.3、0.6,则此温度下反应的压强平衡常数;
(4)结合题意,可得反应的化学方程式为或。
26.按要求回答下列问题:
(1)下列变化中属于吸热反应的是 。
①干冰汽化;②镁条在CO2中燃烧;③C与CO2反应生成CO;④铝片与稀盐酸的反应;⑤NH4NO3固体溶于水;⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
(2)反应A+B→C(放热)分两步进行①A+B→X(吸热);②X→C(放热)。下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是_____。
A. B. C. D.
(3)NA表示阿伏加德罗常数,在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2气体和液态水的反应中,每有2NA个电子转移时,放出260kJ的热量。其燃烧热的热化学方程式为 。
(4)已知25℃、101kPa条件下
①4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) ΔH=-2834.9kJ·mol-1
②4Al(s)+2O3(g)=2Al2O3(s) ΔH=-3119.1kJ·mol-1
由此可推知,该条件下 更稳定(填“O2”或“O3”)
(5)二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题。已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) ΔH
①几种物质的相对能量(kJ·mol-1)如表所示(规定单质的能量为0):
物质
CO2(g)
H2(g)
CH2=CH2(g)
H2O(g)
能量/kJ·mol-1
-394
0
52
-242
ΔH= kJ·mol-1
②几种化学键的键能(kJ·mol-1)
化学键
C=O
H—H
C=C
H-C
H-O
键能/kJ·mol-1
803
436
615
a
463
a=
(6)工业上常用磷精矿〔Ca5(PO4)3F〕和硫酸反应制备磷酸。
已知25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271kJ·mol-1
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937kJ·mol-1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 。
【答案】(1)③⑥
(2)D
(3)C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1300kJ·mol-1
(4)O2
(5) -128 409.25
(6)
【解析】(1)①干冰汽化;②镁条在CO2中燃烧;③C与CO2反应生成CO;④铝片与稀盐酸的反应;⑤NH4NO3固体溶于水;⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应:
上述转化中,①属于物理过程,为吸热过程,②为放热反应,③为吸热反应,④为放热反应,⑤属于物理过程,为吸热过程,⑥为吸热反应,则属于吸热反应的是③⑥。
(2)A. 第一步为放热过程,第二步为吸热过程,A不符合题意;
B. 第一步为吸热过程,第二步为吸热过程,B不符合题意;
C. 第一步为放热过程,第二步为放热过程,C不符合题意;
D. 第一步为吸热过程,第二步为放热过程,且总反应为放热过程,D符合题意;
故选D。
(3)在C2H2(气态)完全燃烧生成CO2气体和液态水的反应中,可建立如下关系式:C2H2——10e-,每有2NA个电子转移时,放出260kJ的热量,则1molC2H2参加反应,转移10mole-,放出1300kJ的热量,其燃烧热的热化学方程式为C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1300kJ·mol-1。
(4)①4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) ΔH=-2834.9kJ·mol-1
②4Al(s)+2O3(g)=2Al2O3(s) ΔH=-3119.1kJ·mol-1
依据盖斯定律,将反应②-①得,2O3(g)= 3O2(g),ΔH=(-3119.1kJ·mol-1)-(-2834.9kJ·mol-1)=-284.2 kJ·mol-1,对于放热反应,生成物比反应物稳定,由此可推知,该条件下O2更稳定。
(5)①ΔH=52 kJ·mol-1-242 kJ·mol-1×4-(-394 kJ·mol-1)×2=-128kJ·mol-1。
②803×4+436×6-615-4a-463×8=-128,a=409.25。
(6)③CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271kJ·mol-1
④5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)=Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937kJ·mol-1
依据盖斯定律,将反应③×5-④则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 ΔH=(-271kJ·mol-1)×5-(-937kJ·mol-1)= -418kJ·mol-1。
【点睛】物质的能量越低,稳定性越强。
27.多晶硅是广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。以下是由石英砂制备多晶硅的简易过程。回答下列问题:
(1)已知SiHCl3在催化剂作用下发生反应:
则反应的为
(2)流程中反应①中生成粗硅的化学方程式为 ,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(3)①常温下1gH2在氧气中充分燃烧放出142.9kJ的热量,则H2燃烧热的热化学方程式为 ;
②氢化过程中所需的高纯度H2可通过电解精制的饱和食盐水制得。电解过程中同时生成一种黄氯色的气体和一种易溶、易电离的碱,电解反应的离子方程式 。
③粗盐水精制过程中,为有效除去Ca2+、Mg2+、等杂质,要按顺序 (填标号)加入下列溶液,过滤后再向滤液中加 调节pH。
a.NaOH b.Na2CO3 c.BaCl2
(4)由粗硅制备多晶硅的过程中,循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有 (填分子式)。
【答案】(1)+114
(2) SiO2+2CSi+2CO↑ 1:2
(3) 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- acb或cab或cba 适量盐酸
(4)HCl,H2
【分析】石英砂主要成分是SiO2,SiO2与焦炭在高温下反应产生粗硅,方程式为:SiO2+2CSi+2CO↑,粗硅中的Si单质与HCl在300℃时反应产生SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl和H2,这些物质中SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Cl为液体,采用蒸馏方法分离液体混合物,生成物中SiHCl3与H2在高温下发生还原反应制得精硅和HCl,方程式为:SiHCl3+H2Si+3HCl;
【解析】(1)已知① ;
②
根据盖斯定律,方程式3①+②得,==+114;
(2)流程中反应①中SiO2与焦炭在高温下反应产生粗硅,方程式为:SiO2+2CSi+2CO↑;在该反应中,SiO2作氧化剂,C作还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2;
(3)①常温下1gH2在氧气中充分燃烧放出142.9kJ的热量,所以1mol氢气完全燃烧放出热量285.8kJ,则H2燃烧热的热化学方程式为 ;
②氢化过程中所需的高纯度H2可通过电解精制的饱和食盐水制得,电解反应生成了Cl2和H2以及NaOH,离子方程式为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;
③粗盐水精制过程中,除去Ca2+使用Na2CO3溶液;除去Mg2+使用NaOH;除去SO42-使用BaCl2溶液,为除去SO,除杂试剂要过量,就会引入过量的BaCl2溶液,还需再使用Na2CO3溶液除去Ba2+,故可以先加入BaCl2除去SO,再加入NaOH溶液除去Mg2+,最后加入Na2CO3溶液除去Ca2+及Ba2+,即Na2CO3溶液一定要加在BaCl2溶液之后,NaOH溶液的加入顺序不作要求,然后将反应产生的BaSO4、Mg(OH)2、CaCO3、BaCO3沉淀过滤除去,过滤后再向滤液中加适量盐酸调节pH,最后进行蒸发结晶,可得NaCl晶体,因此加入的顺序为acb或cab或cba;
(4)发生反应需要HCl,H2为原料,反应后又生成HCl,H2,所以由粗硅制备多精硅的过程中,循环使用的的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外,还有HCl,H2。
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