1.1 化学反应的热效应 同步测试题
一、单选题
1.下列叙述正确的是( )
A.化学反应一定只伴随热量的变化
B.凡是吸热或放热过程中热量的变化均称为反应热
C.若△H<0,则反应物的能量高于生成物的能量
D.若△H>0,则反应物的能量高于生成物的能量
2.化学在资源利用、环境保护等与社会可持续发展密切相关的领域发挥着积极作用.下列做法与社会可持续发展理念相违背的是( )
A.回收利用金属制品,废旧电池专门回收处理
B.开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料
C.大湖名城,水资源丰富,工业废水和生活污水可任意排放
D.合肥一六八中学开展“校园文明活动”、“光盘行动”、减少使用瓶装水
3.COS可作为一种粮食熏蒸剂, 其制备的原理为:CO(g) + H2S(g) = COS(g) + H2(g),已知∶
化学键 C≡O H-S C=S C=O H-H
键能/(kJ·mol-1) 1076 339 536 728 436
其中CO的结构为C≡O,则该制备反应的ΔH为( )
A.82 kJ·mol-1 B.54 kJ·mol-1
C.-285 kJ·mol-1 D.-110 kJ·mol-1
4.下列热化学方程式书写正确的是( )
A.C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=+393.5kJ/mol
B.2SO2+O2=2SO3 △H= -196.6kJ/mol
C.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H= -285.8kJ/mol
D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H= -571.6kJ
5.下列关于ΔH(焓变)的说法正确的是( )
A.在恒压件下,化学反应的焓变等于化学反应的反应热
B.ΔH>0时,反应放出热量;ΔH<0时,反应吸收热量
C.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
D.任何放热反应在常温下一定能发生反应
6.如图是化学反应A+B C的反应过程与能量的变化,对于该图的理解,你认为一定正确的是( )
A.该反应的 H用曲线I计算和用曲线II、III计算数值不同
B.曲线II、III表明两个反应过程中均为吸热反应
C.该反应在不需要加热条件就一定能发生
D.该反应按照曲线II、III进行比按照曲线I进行反应速率要快
7.已知:在标准压强(100kPa)、298K,由最稳定的单质合成1mol物质B的反应焓变,叫做物质B的标准摩尔生成焓,用△H(kJ/mol)表示。有关物质的△H有如图所示关系。下列有关判断正确的是
A.H2O(l)的△H>-241.8kJ·mol-1
B.NH3比N2H4稳定
C.N2H4(l)标准燃烧热为534.2kJ·mol-1
D.NO(g)的键能大于N2(g)与O2(g)的键能之和
8.Na2CO3(aq)与盐酸反应过程中的能量变化示意图如图,下列选项正确的是( )
A.H2CO3(aq)=CO2(g)+H2O(l)为放热反应
B.CO (aq)+H+(aq)=HCO (aq) H=a kJ·mol-1
C.HCO (aq)+H+(aq)=CO2(g)+H2O (l) H=(c-b) kJ·mol-1
D.CO (aq)+2H+(aq)=CO2(g)+H2O(l) H=(a+b-c) kJ·mol-1
9.下列能表示乙炔燃烧热的热化学方程式的是 ( )
A.2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1
B.C2H2(g)+ O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=b kJ·mol-1
C.C2H2(g)+ O2(g)= 2CO(g)+H2O(g) ΔH=c kJ·mol-1
D.C2H2(g)+ O2(g)=2CO(g)+H2O(l) ΔH=d kJ·mol-1
10.已知化学反应A2(g)+B2(g)═2AB(g)的能量变化如图所示,判断下列叙述中正确的是( )
A.每生成2分子AB吸收b kJ热量
B.断裂1mol A﹣A和1mol B﹣B键,放出a kJ能量
C.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
D.该反应热△H=+(a﹣b)kJ mol﹣1
11.在同温同压下,下列各组热化学方程式中,△H2>△H1 的是( )
A.2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H1 2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2
B.S(g)+O2(g)═SO2(g)△H1 S(s)+O2(g)═SO2(g)△H2
C.C(s)+ O2(g)═CO(g)△H1 C(s)+O2(g)═CO2(g)△H2
D.2HCl(g)═H2(g)+Cl2(g)△H1 H2(g)+Cl2(g)═2HCl(g)△H2
12.下列说法正确的是( )
A.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
B.化学反应中的能量变化都表现为热量变化
C.可逆反应达到化学平衡时,正、逆反应速率都为0
D.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热
13.N2和H2在催化剂表面合成氨的微观历程及能量变化的示意图如图所示,用 、 、 分别表示N2、H2、NH3,下列说法正确的是( )
A.使用催化剂时,合成氨的反应放出的热量减少
B.在该过程中,N2、H2 断键形成 N 原子和 H 原子
C.在该过程中,N原子和H原子形成了含有非极性键的NH3
D.合成氨反应中,反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量
14.已知热化学方程式:SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g) ΔH=-98.32 kJ·mol-1,在容器中充入2molSO2和1molO2充分反应,最终放出的热量为( )
A.196.64 kJ B.98.32 kJ C.<196.64 kJ D.>196.64 kJ
15.化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关,下列说法正确的是( )
A.风力发电和火力发电都是将化学能转化为电能
B.“有计划的开采煤、石油和天然气,大力发展新能源汽车”符合 “低碳经济”发展的新理念
C.硫的氧化物和碳的氧化物都是形成酸雨的主要物质
D.可燃冰实质是水变成的固态油
16.下列关于热化学反应方程式的描述中正确的是( )
A.稀HCl和NaOH反应的中和热ΔH=-57.3kJ/mol,则稀H2SO4和稀Ba(OH)2溶液反应的热化学方程式: H2SO4(aq)+ Ba(OH)2(aq)= BaSO4(s)+H2O(l) ΔH>-57.3kJ/mol
B.CO的燃烧热是283.0kJ/mol,则:2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) ΔH=2×(-283.0)kJ/mol
C.两个体积相同的容器中充入等量的NO2发生反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0,绝热容器中气体的颜色比铁制容器中颜色深
D.已知石墨转化为金刚石要吸热,则等量的石墨与金刚石相比总键能小
二、综合题
17.高温下炼铁的主要反应为:Fe2O3(s)
+ 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g) - Q
(1)写出该反应的平衡常数的表达式 。当混合气体的 (填物理量名称)不变时,表明上述反应已达到平衡。
(2)写出一种能提高上述反应中氧化铁转化率的措施 。取一定量铝热剂,在高温下进行铝热反应:2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3。
(3)请标出电子转移的方向和数目 。若反应中有1.5mol电子转移,可得到铁 g。
(4)将铝热剂直接加到足量氢氧化钠溶液中,有气体生成。请写出该现象对应的离子方程式。
(5)若将铝热反应后所得固体用足量盐酸溶解,并加入硫氰化钾溶液,溶液不变血红色。据此能否确认固体中已不含氧化铁?说明理由。
18.当今世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。其中用、为原料合成甲醇()过程主要涉及以下反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)根据盖斯定律,反应Ⅰ的 。
(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了与在/Cu催化剂表面生成和的部分反应历程,如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。
反应历程中反应速率最快一步的能垒(活化能)的 eV。并写出该历程的化学方程式 。
(3)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有____(填字母)。
A.升高温度,反应Ⅱ正向移动,反应Ⅲ逆向移动
B.加入反应Ⅰ的催化剂,可以降低反应的活化能及反应热
C.增大的浓度,有利于提高的平衡转化率
D.及时分离出,可以使得反应Ⅰ的正反应速率增大
(4)加压,甲醇产率将 (填“升高”“不变”“降低”或“无法确定”);若原料二氧化碳中掺混一氧化碳,随一氧化碳含量的增加,甲醇产率将 (填“升高”“不变”“降低”或“无法确定”)。
(5)加入新催化剂使1mol 和3mol 在1L密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡转化率和甲醇选择率(甲醇选择率是指转化生成甲醇的物质的量分数)与温度的变化趋势如图所示。
①由图可知,达到平衡时,最适宜的反应温度是 (填“473K”“513K”或“553K”)。
②553K时,若反应后体系的总压为p,反应Ⅰ的 (列出计算式)。(为压强平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中用气体分压代替浓度,气体的分压等于总压乘以物质的量分数。)
19.I.在恒温、体积为1.0L的密闭容器中通入1.0 mol N2和x mol H2发生如下反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),20 min后达到平衡,测得反应放出的热量为18.4 kJ,混合气体的物质的量为1.6 mol,容器内的压强变为原来的80%。请回答下列问题:
(1)20 min内,v(N2)= 。
(2)该反应的热化学方程式为 。
(3)下列叙述中能表示该反应达到平衡状态的是 (填序号)。
①N2体积分数保持不变
②单位时间断裂0.3 mol H-H键,同时生成0.6 mol N-H键
③混合气体的密度不再改变
④2v正(H2)=3v逆(NH3)
⑤混合气体的平均摩尔质量不再改变
20.SO2是大气污染物,它的转化研究对资源综合利用和环境保护有重要意义。
(1)I.水煤气还原法已知:① H2(g)+SO2( g )s ( l )+2H2O (g)△H1=+45.4kJ·mol-1
②2CO(g)+SO2(g) S (l)+2CO2(g)△H2=-37.0kJ·mol-1
写出CO(g)与H2O (g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式 。
(2)温度为T℃时,将1.4mol和1mol通入2L恒容密闭容器中发生上述反应①,反应体系中气体的总压强(p)随时间(t)的变化如图1所示。0~10min内,该反应的平均速率 ,的平衡转化率为 。
(3)某密闭容器中发生上述反应②,平衡时CO的体积分数(%)与压强(p)、温度(T)的关系如图2所示。则T1、T2、T3由小到大的关系顺序是 ,判断的理由是 。
(4)II.除去燃煤产生废气中的的过程如图所示:
过程i是的部分催化氧化反应,若参加反应的和的体积比为4∶3,则反应的化学方程式为 。
21.氢气、一氧化碳、天然气都是重要的燃料和化工原料。相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质
燃烧热
(1)、时,同质量的、CO、完全燃烧,放出的热量最多的是 。
(2)工业制取氢气时涉及的一个重要反应是:,时,该反应的K为1.0。在密闭容器中,将和混合加热到,反应达平衡时,的平衡转化率是 。
(3)高温下,甲烷发生反应:。初期阶段的反应速率与甲烷浓度的关系为:,其中,且k为常数。
①设反应开始时的反应速率为,甲烷的转化率为时的反应速率为,则 。
②对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是 (填字母)。
a.增加甲烷浓度,v增大 b.增加浓度,v增大
c.乙烷的生成速率逐渐增大 d.升高反应温度,k值增大
答案解析部分
1.【答案】C
【解析】【解答】化学反应中除有能量的变化外,还有物质的变化,A项错误;反应热为化学反应中的能量变化,物理变化中的能量变化不能称为反应热,如聚集状态的改变,B项错误;若△H<0,则为放热反应,反应物的能量高于生成物的能量,C项正确;若△H>0,则为吸热反应,反应物的能量低于生成物的,D项错误。
故答案为:C
【分析】化学反应伴随着能量的变化,常以热能、光能等形式转化。
2.【答案】C
【解析】【解答】A.废旧电池回收利用,可以减少水体和土壤的污染,回收利用金属制品,可以节约能源,符号可持续发展理念,故A错误;
B.太阳能、水能、风能、可燃冰等为可再生能源,煤、石油等为非可再生资源,目前我们社会正在努力开发和利用新能源来减少煤、石油非可再生资源的开发和利用,符号可持续发展理念,故B错误;
C.大湖名城,水资源丰富,但是工业废水和生活污水任意排放会污染水源,需要经过处理后再排放,该理念不符合可持续发展,故C正确;
D.“光盘行动”、减少使用瓶装水有利于节约能源,同时减少了污染物,有利于环境保护,符号可持续发展的理念,故D错误;
故选C.
【分析】A.废旧电池专门回收处理有利于环境保护,回收利用金属制品可节约能源;
B.开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源,减少使用煤、石油等化石燃料,有利于节能减排,保护环境;
C.工业废水和生活污水任意排放会污染水源;
D.“光盘行动”、减少使用瓶装水有利于节约能源、保护环境.
3.【答案】B
【解析】【解答】由题目给出的化学键键能可计算得该反应得
故答案为:B。
【分析】根据ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能计算。
4.【答案】C
【解析】【解答】A、碳和氧气的反应是放热反应,应为-号,故不符合题意;
B、没有注明物质的状态,故不符合题意;
C、注明物质的状态,反应为放热反应,故符合题意;
D、反应热的单位不符合题意,故不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A、燃烧为放热反应;
B、热化学方程式需要标明状态;
C、热化学方程式需要注明物质的状态;
D、焓变的单位为kJ/mol。
5.【答案】A
【解析】【解答】A.恒压条件、不做其他功情况下,化学反应的反应热等于化学反应焓变,故A符合题意;
B. ΔH>0时,反应吸收热量;ΔH<0时,反应放出热量,故B不符合题意;
C.需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,比如木炭的燃烧反应、铝热反应等都是放热反应,但反应需要加热才能发生,故C不符合题意;
D.放热反应在常温下不一定能发生,比如铝热反应是放热反应,需要高温引发,故D不符合题意;
故答案为A。
【分析】A、恒压条件, ΔH 数值上等于恒压反应热;
B、放热反应的焓变小于0,吸热反应的焓变大于0;
C、需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应;
D、不是所有的放热反应在常温下都可以发生,据此分析解答。
6.【答案】D
【解析】【解答】A.该反应的 H为生成物总能量与反应物的总能量的差值,用曲线I计算和用曲线II、III计算数值相同,A不符合题意;
B.曲线II、III的反应物的总能量大于生成物的总能量,则表明两个反应过程中均为放热反应,B不符合题意;
C.该反应为放热反应,则反应放热与反应条件是否加热无关,C不符合题意;
D.该反应按照曲线II、III进行时活化能小于曲线I的活化能,则按照曲线II、III进行反应速率要快,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.依据盖斯定律判断;
B.放热反应的反应物的总能量大于生成物的总能量;
C.反应放热与反应条件是否加热无关;
D.活化能越低,反应速度越快。
7.【答案】B
【解析】【解答】A. H2O(g)→ H2O(l),需要继续放热,放出的热量越多,对应焓变的数值越小,所以△H<-241.8kJ·mol-1,A不符合题意;
B.物质所具备的能量越低越稳定,标准摩尔生成焓的定义可知,NH3相对能量为-45.9 kJ·mol-1,N2H4相对能量为50.6 kJ·mol-1,所以NH3更稳定 ,B符合题意;
C.N2H4(l)标准燃烧热应该生成N2和H2O(l),题干中无H2O(l)的相对能量,无法计算,C不符合题意;
D.△H=生成物总能量-反应物总能量所以 NO(g) = N2(g)+O2(g) △H= 0+0-91.3= - 91.3 kJ·mol-1<0,△H=反应物总键能-生成物总键能<0,所以NO(g)的键能小于N2(g)与O2(g)的键能之和,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.物质由气态到液态到固态,能量逐渐降低;
B.物质所具备的能量越低越稳定;
C.燃烧热是101kP时,1mol可燃物完全燃烧生成稳定产物时的反应热;题干中无H2O(l)的相对能量,无法计算;
D.△H=生成物总能量-反应物总能量。
8.【答案】C
【解析】【解答】A.根据H2CO3(aq)和CO2(g)、H2O(l)的能量高低可知,H2CO3(aq)=CO2(g)+H2O(l)为吸热反应,A项不符合题意;
B.由图可知,CO (aq)+ H+(aq)= HCO (aq) △H=-akJ/mol,B项不符合题意;
C.HCO (aq)+H+(aq)=CO2(g)+H2O(l),此反应为吸热反应,△H>0,故△H=(c-b)kJ/mol,C项符合题意;
D.CO (aq)+ 2H+(aq)= CO2(g)+H2O(l)为放热反应,△H<0,故△H=(c-a-b)kJ/mol,D项不符合题意;
故答案为:C。
【分析】1、注意物质的状态
2、焓变等于发生物的总能量减去反应物的总能量
9.【答案】B
【解析】【解答】根据燃烧热的定义,乙炔需为1 mol,燃烧产物应为CO2(g)和H2O(l):
A.C2H2(g)不是1 mol,且水为气态,不能表示乙炔燃烧热的热化学方程式,A不符题意;
B.1 mol C2H2(g)完全燃烧生成2 mol CO2(g)和1 mol H2O(l),符合燃烧热的条件,能表示乙炔燃烧热的热化学方程式,B符题意;
C.燃烧产物为CO(g)和H2O(g),不能表示乙炔燃烧热的热化学方程式,C不符题意;
D.燃烧产物CO(g)不符合燃烧热条件,不能表示乙炔燃烧热的热化学方程式,D不符题意。
故答案为:B。
【分析】燃烧热是1mol纯燃料完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量。
10.【答案】D
【解析】【解答】解:A、依据图象分析判断1molA2和1molB2反应生成2molAB,每生成2molAB吸收(a﹣b) kJ热量,故A错误;
B、断裂1 mol A﹣A和1 mol B﹣B键,吸收a kJ能量,故B错误;
C、依据能量图象分析可知反应物能量低于生成物能量,故C错误;
D、反应热△H=反应物能量总和﹣生成物能量总和,所以反应热△H=+(a﹣b)kJ mol﹣1,故D正确;
故选:D.
【分析】A、依据图象分析判断1molA2和1molB2反应生成2molAB,能量变化为(a﹣b);
B、断裂化学键吸收能量;
C、依据能量图象分析可知反应物能量低于生成物能量;
D、反应热△H=反应物能量总和﹣生成物能量总和;
11.【答案】B
【解析】【解答】解:A.只有生成物中水的状态不同,气态比液态能量高,焓变为负,则生成液态水放出热量多,可知△H1>△H2,故A不选;
B.只有反应物中S的状态不同,气态比固态能量高,焓变为负,则气态S反应时放热多、焓变小,可知△H2>△H1,故B选;
C.燃烧反应的焓变为负,完全燃烧放出热量多,可知△H1>△H2,故C不选;
D.△H1>0,△H2<0,则可知△H1>△H2,故D不选;
故选B.
【分析】A.只有生成物中水的状态不同,气态比液态能量高,焓变为负;
B.只有反应物中S的状态不同,气态比固态能量高,焓变为负;
C.燃烧反应的焓变为负,完全燃烧放出热量多;
D.△H1>0,△H2<0.
12.【答案】D
【解析】【解答】解:A.反应是吸热反应还是放热反应取决于反应物和生成物的总能量,与是否加热无关,如铝热反应为放热反应,但需要加热才能进行,故A错误;
B.化学能可转化为热能、电能等,不一定表现为热量变化,故B错误;
C.化学平衡为动态平衡,达到平衡时正逆反应速率相等,但不为0,故C错误;
D.反应是吸热反应还是放热反应取决于反应物和生成物的总能量,如反应物总能量大于生成物总能量,则为放热反应,反之为吸热反应,故D正确.
故选D.
【分析】A.需要加热才能进行的反应不一定为吸热反应,与是否加热无关;
B.化学能可转化为热能、电能等;
C.化学平衡为动态平衡;
D.从能量守恒的角度分析.
13.【答案】B
【解析】【解答】A.催化剂不改变反应热,且平衡不移动,不能改变反应放出的热量,故A不符合题意;
B.在②→③过程,存在H-H、N≡N键的断裂,形成 N 原子和 H 原子,故B符合题意;
C.NH3含有N-H键,为极性键,故C不符合题意;
D.合成氨为放热反应。则反应物断键吸收能量小于生成物形成新键释放的能量,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】考查反应热与焓变,把握反应中能量变化、能量转化为解答的关键,化学反应的本质是构成反应物的化学键断裂,重新形成新的化学键,选项A为易错点,使用催化剂可以改变反应活化能,但不改变反应热效应。
14.【答案】C
【解析】【解答】因为SO2(g)+O2(g) SO3(g) △H=-98.32 kJ·mol-1是可逆反应,所以充入2 mol SO2和1 mol O2,不能完全转化成2mol SO3(g),所以最终放出的热量<196.64 kJ;C项符合题意;
故答案为:C。
【分析】可逆反应放出的热量会比完全反应放出的热量小。
15.【答案】B
【解析】【解答】A.风力发电为机械能转化为电能,火力发电为化学能转化为电能,A不符合题意;
B.“有计划的开采煤、石油和天然气,大力发展新能源汽车”符合减少化石能源的使用的理念,符合 “低碳经济”发展的新理念,B符合题意;
C.N、S的氧化物可使雨水的酸性增强,可形成酸雨,则硫的氧化物和氮的氧化物是形成酸雨的主要物质,碳的氧化物不是形成酸雨的主要物质,C不符合题意;
D.可燃冰是甲烷的水合物,不能实现水变成的固态油,D不符合题意;
故答案为:B
【分析】A.风力发电过程中没有涉及化学能;
B.有计划的开采煤、石油和天然气,同时大力发展新能源汽车有利于较少CO2的排放;
C.CO2不是形成酸雨的主要物质;
D.可燃冰是甲烷的水合物;
16.【答案】C
【解析】【解答】A.稀H2SO4和稀Ba(OH)2溶液反应中有BaSO4白色沉淀生成,生成硫酸钡的过程是放热过程,所以该反应过程释放的总热量大于中和热,反应的热化学方程式应为: H2SO4(aq)+ Ba(OH)2(aq)= BaSO4(s)+H2O(l) ΔH<-57.3kJ/mol,故A不符合题意;
B. CO的燃烧热是283.0kJ/mol,一氧化碳燃烧生成二氧化碳是放热反应,其逆反应二氧化碳分解生成一氧化碳和氧气是吸热反应,则:2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) ΔH=+2×283.0kJ/mol,故B不符合题意;
C.C中反应是放热反应,应用容器是绝热的,所以温度升高,平衡向逆反应方向移动,NO2浓度增大,颜色加深;应用容器是铁制容器时,因为是热的良导体,传递热量,热量散失,平衡向正反应方向移动,四氧化二氮增多,颜色变浅,所以绝热容器中气体的颜色比铁制容器中颜色深,故C符合题意;
D.已知石墨转化为金刚石要吸热,所以石墨比金刚石稳定;破坏等量的石墨消耗的能量多,所以等量的石墨总键能大于金刚石的总键能,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.中和热是指强酸和强碱发生中和反应生1molH2O所放出的热量,与酸碱的用量无关;
B.燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量,正逆反应的反应热大小相同,符号相反;
C.此反应是放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动,热量散失,温度降低,平衡向正反应方向移动;
D.根据要吸热,所以石墨比金刚石稳定;越稳定物质的键能越大。
17.【答案】(1)K=[c(CO2)]3/[c(CO)]3;质量、平均分子量、密度等(合理即给分)升高温度、提高一氧化
(2)碳的浓度、及时移走二氧化碳等
(3);28
(4)2Al + 2H2O + 2OH- → 2AlO2- + 3H2↑
(5)不能确认、因为所得固体中有铁,会将 Fe3+还原为 Fe2+
【解析】【解答】(1)该反应的平衡常数的表达式为K= 。根据方程式,当混合气体的质量、平均分子量、密度等不变时,表明上述反应已达到平衡,故答案为:K= ;质量、平均分子量、密度等;(2)要提高上述反应中氧化铁转化率,需要平衡正向移动,可以采取的措施有升高温度、提高一氧化碳的浓度、及时移走二氧化碳等,故答案为:升高温度、提高一氧化碳的浓度、及时移走二氧化碳等;(3)该铝热反应中电子转移的方向和数目表示为 。根据方程式,反应中有 1.5 mol 电子转移,得到铁0.5mol,质量为0.5mol×56g/mol=28g,故答案为: ;28;(4)将铝热剂直接加到足量氢氧化钠溶液中,有气体生成,是未反应的铝与氢氧化钠反应放出了氢气,反应的离子方程式为2Al + 2H2O + 2OH— =2AlO2— + 3H2↑,故答案为:2Al + 2H2O + 2OH— =2AlO2— + 3H2↑;(5)将铝热反应后所得固体用足量盐酸溶解,并加入硫氰化钾溶液,溶液不变血红色。据此不能确认固体中已不含氧化铁,因为所得固体中有铁,会将 Fe3+还原为 Fe2+,故答案为:不能确认;因为所得固体中有铁,会将 Fe3+还原为 Fe2+。
【分析】(1)在特定条件下(如温度、压力、溶剂性质、离子强度等),可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比或反应产物与反应底物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比;判断可逆反应达到平衡的依据是正反应和逆反应的速率相等;
(2)为使正反应的速率加快,可以采取的措施是增大反应物的浓度或减小生成物的浓度;
(3)元素化合价的变化就是一个原子的电子转移数目;
(4)在书写离子方程式时需要注意:物质是否可以拆分;是否遵循电荷守恒;生成物的状态等;
(5)铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。 可简单认为是铝与某些金属氧化物(如三氧化二铁、三氧化二铬、二氧化锰等)在高热条件下发生的反应。铝热反应常用于冶炼高熔点的金属,并且它是一个放热反应其中镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂。镁条在空气中可以燃烧,氧气是氧化剂。
18.【答案】(1)
(2)0.61;或
(3)A;C
(4)升高;升高
(5)513K;
【解析】【解答】(1) 反应Ⅰ: ①反应Ⅱ: ②反应Ⅲ: ③。根据盖斯定律即可得到①=②+2③,即可得到 +2 = ;
(2) 反应历程中反应速率最快一步的能垒(活化能)即能垒最低的为过程④,最小为0.61eV,反应为CO*+HO*+H*=CO+H2O*;
(3)A.反应II是吸热反应,反应III为放热,温度升高II向正向移动,III逆向移动,故A符合题意;
B.催化剂只是改变活化能,不能改变反应热,故B不符合题意;
C.增大氢气的量促进反应向右移动,提高二氧化碳转化率,故C符合题意;
D.分离出甲醇减小速率,故D不符合题意;
(4)增大压强,平衡向右移动,甲醇产率增大,含有一氧化碳,反应III正向移动,反应II逆向移动,斗志二氧化碳和氢气汉两种含量增大,反应I正向移动,甲醇产率增大;
(5)①根据在513K时,甲醇选择率和二氧化碳的转化率适中;
②
开始(mol/L) 1 3 0 0
改变(mol/L) 0.2X0.6 0.36 0.12 0.12
改变(mol/L) 0.2X0.4 0.08 0.08 0.08
平衡(mol/L) 0.8 2.56 0.2
反应的后压强p(CO2)=,p(H2)=p(CH3OH)=p(H2O)=,常数为 ;
【分析】(1)根据盖斯定律即可计算;
(2)根据找出能垒变化最小的即为速率最快即可写出方程式;
(3)A.结合温度对反应的影响判断;
B.根据催化剂降低活化能但反应热不变;
C.增大一种反应物浓度可提高另外一种物质的转化率;
D.及时减小生成物降低速率;
(4)根据压强对反应影响判断,根据增加的物质对平衡影响判断;
(5)①根据图示的数据即可判断;
②结合选择性和转化率结合三段式计算出平衡后的压强即可计算出常数。
19.【答案】(1)v(N2)=0.010 mol/(L·min)
(2)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92 kJ/mol
(3)①④⑤
【解析】【解答】(1)设参与反应的N2的物质的量为y
反应后混合气体的物质的量为1.6mol,故可得(1.0-y)+(x-3y)+2y=1.6
同温同压下,压强之比等于物质的量之比,故(1.0-y)+(x-3y)+2y=(1.0+x)×80%
解得 x=1.0mol y=0.2mol
故20min内用N2表示的反应速率
(2)已知参与反应的N2为0.2mol时,放出的热量为18.4kJ,故参与反应的N2为1.0mol时放出的热量为,故该反应的热化学方程式为: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.0 kJ/mol
(3)①N2体积分数保持不变,说明反应已达到平衡状态,①符合题意;
②该表述体现的都是正向进行的反应,无法得出正逆反应速率相等,故无法说明反应是否达到平衡状态,②不符合题意;
③根据公式,由于反应物和生成物都是气体,根据质量守恒定律,混合气体的质量保持不变,而体系是一个恒容装置,故气体体积不变,因此混合气体的密度一直保持不变,无法根据密度不变判断反应是否达到平衡状态,③不符合题意;
④反应速率之比等于化学计量系数之比,该等式可体现正逆反应速率相等,可说明反应达到平衡状态,④符合题意;
⑤根据公式,混合气体的总质量不变,但混合气体的物质的量在反应前后发生变化,故M在反应过程中一直在变,当M不变时,反应达到平衡状态,⑤符合题意;
【分析】(1)先由反应三段式计算出参与反应的N2的物质的量,再根据反应速率的计算公式进行计算;
(2)根据参与反应的N2的物质的量为0.2mol时放出的热量,计算1molN2参与反应时放出的热量,从而得出该反应的热化学方程式;
(3)根据平衡状态的判断进行分析;
20.【答案】(1)
(2)0.06;60%
(3)T1<T2<T3;压强增大,CO的体积分数减小,但T1、T2、T3对应的CO体积分数逐渐增大,说明该反应逆向进行,又因为该反应为放热反应,故T1<T2<T3
(4)
【解析】【解答】I.(1)由已知热化学方程式,利用盖斯定律得:
(2) 恒温恒容时,压强与气体物质的量成正比,,,解得
设达平衡时,SO2转化x mol,列三段式如下:
,解得x=0.6mol
0~10min内,该反应的平均速率
的平衡转化率为
故答案为: 、
(3) 压强增大,反应②平衡正向移动,CO的体积分数减小,升高温度,平衡逆向移动,CO的体积分数增大,而由图示知,压强增大,CO体积分数也越大,说明此时温度对平衡的影响占主导地位,故T1<T2<T3,故此处依次填: T123;故答案为:压强增大,CO的体积分数减小,但T1、T2、T3对应的CO体积分数逐渐增大,说明该反应逆向进行,又因为该反应为放热反应,故T1<T2<T3;
II.(4)根据图象,过程i中催化氧化反应生成CuSO4和H2SO4,若参加反应的和的体积比为4:3,即方程式中和的化学计量数比为4:3,则反应的化学方程式为:,故答案为:
【分析】(1)、依据盖斯定律分析解答;
(2)、依据阿伏加德罗定律结合化学平衡的三段式计算和化学反应速率的相关知识分析解答;
(3)、依据化学平衡移动原理的相关知识分析解答;
(4)、依据题中转化信息结合化学方程式的书写原则分析解答。
21.【答案】(1)H2
(2)83.3%
(3)1-α;ad
【解析】【解答】(1)设三种气体质量为56g,则氢气的物质的量为28mol,28mol氢气完全燃烧放出的热量为:28286kJ=8008kJ;一氧化碳的物质的量为2mol,2mol一氧化碳完全燃烧放出的热量为:2283kJ=566kJ;甲烷的物质的量为3.5mol,3.5mol甲烷完全燃烧放出的热量为3.5890kJ=3115kJ,因此同质量的、CO、完全燃烧,放出的热量最多的是H2。
(2)设一氧化碳的平衡转化率为x,则有三段式:,,解得x≈83.3%。
(3)①根据知,若v1=kc,甲烷的转化率为α时,甲烷的浓度为c(1-α),则v2=kc(1-α),所以v2=(1-α)v1。
②a.反应物浓度增大,速率增大,则增大反应物浓度,反应速率增大,a正确;
b.根据反应在初期阶段的速率方程知,反应速率与氢气浓度无关,所以氢气的量不影响反应速率,b不正确;
c.根据反应在初期阶段的速率方程知,随着反应进行,甲烷的反应速率逐渐减小,则乙烷的生成速率逐渐减小,c不正确;
d.化学反应速率常数与温度有关,温度升高,反应速率常数增大,d正确;
故答案为:ad。
【分析】(1)依据燃烧热的数据计算;
(2)利用“三段式”法计算;
(3)①根据计算;
②依据影响反应速率的因素分析;化学反应速率常数与温度有关。