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專題32 熱化學(xué)方程式 1．按要求寫熱化學(xué)方程式： （1）已知稀溶液中，1 mol H2SO4與NaOH溶液恰好完全反應(yīng)時，放出114.6 kJ熱量，寫出表示H2SO4與NaOH反應(yīng)的中和熱的熱化學(xué)方程式____________________________。 （2）碳的燃燒熱為393.50 kJmol-1，寫出表示C燃燒熱的熱化學(xué)方程式：______________。 （3）已知CO轉(zhuǎn)化成CO2的能量關(guān)系如下圖所示。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_______。 （4）25℃、101 kPa條件下充分燃燒一定量的丁烷氣體放出熱量為Q kJ，經(jīng)測定，將生成的CO2通入足量澄清石灰水中產(chǎn)生25 g白色沉淀，寫出表示丁烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式________。 （5）已知下列熱化學(xué)方程式： ①CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－870.3 kJ/mol ②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ/mol ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH3＝－285.8 kJ/mol 寫出由C(s)、H2(g)和O2(g)化合生成CH3COOH(l)的熱化學(xué)方程式_______。 【答案】 H2SO4(aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJmol－1 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJmol－1 C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－16Q kJ/mol 2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l) ΔH＝－488.3 kJ/mol 解析：(1) 1 mol H2SO4與NaOH溶液恰好完全反應(yīng)時生成2mol水放出114.6 kJ熱量，則生成1mol水放出的熱量是57.3 kJ，所以表示H2SO4與NaOH反應(yīng)的中和熱的熱化學(xué)方程式H2SO4(aq)＋NaOH(aq)=== Na2SO4(aq)＋H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/mol；(2)C的燃燒熱是1molC完全燃燒生成二氧化碳放出的熱量，表示C燃燒熱的熱化學(xué)方程式是C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJmol－1；（3）根據(jù)圖示2molCO(g)和1molO2(g)反應(yīng)生成2molCO2(g)放熱566 kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJmol－1；（4）根據(jù)關(guān)系式C4H10 ~~~ 4CO2 ~~~ 4CaCO3，產(chǎn)生25 g碳酸鈣沉淀，需要 的C4H10，1mol丁烷燃燒放熱16Q kJ，所以表示丁烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式是C4H10(g)＋O2(g)===4CO2(g)＋5H2O(l) ΔH＝－16Q kJ/mol； （5）①CH3COOH(l)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－870.3 kJ/mol ②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJ/mol ③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)ΔH3＝－285.8 kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律②2＋③2－①得 2C(s)＋2H2(g)＋O2(g)===CH3COOH(l) ΔH＝－488.3 kJ/mol。 2．（2017屆天津市紅橋區(qū)高三一模）MgH2和Mg2Cu可用作貯氫材料，MgO可用作爐膛內(nèi)脫硫脫硝的試劑。 （1）MgH2是一種離子化合物，其電子式為_______________。 （2）Mg2Cu在加壓條件下儲氫時生成MgH2和MgCu2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________。 （3）已知MgH2的有關(guān)熱化學(xué)方程式如下： MgH2(s) =Mg(s)+H2(g) △H1=+74.4kJ ? mol-1； H2(g)+l/2O2(g)=H2O(g) △H2=-241.8 kJ ? mol-1； Mg(s)+l/2O2(g)=MgO(s) △H3=-141.6 KJ ? mol-1。 ①氫化鎂燃燒生成氧化鎂和水蒸氣的熱化學(xué)方程式為______________。 ②MgH2作貯氫材料時，單位貯氫材料釋放出氫氣的質(zhì)量隨時間的變化如圖甲所示，其中溫度T1、T2、T3由小到大的順序為__________________。 （4）爐膛內(nèi)脫除 SO2、NO 反應(yīng)為2MgO(s)+2SO2(g)+2NO(g)2MgSO4(s)+N2(g) △H =akJ/ mol，其平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如圖乙所示。 ①上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=_________。 ②a_________0(填“>”或“,<”)。 （5）全固態(tài)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)如圖丙所示，放電時電池反應(yīng)為2Li+MgH2=Mg+2LiH。放電時，X極的電極反應(yīng)式為_________。充電時，Y極的電極反應(yīng)式為______________。 【答案】 [H:]- Mg2+[:H]- 2Mg2Cu+3H2=MgCu2+3MgH2 MgH2(s)+O2(g)=MgO(s)+H2O(g) △H=-309 kJmol-1 T3c(HC2O4-)> c(C2O42-)>c(HCO3-)>c(CO32-) 該反應(yīng)的平衡常數(shù)為4.6710-11，小于1.010-5，所以該反應(yīng)不能發(fā)生。 【解析】I、①一定條件下，氯氣與氨氣反應(yīng)生成氯胺(NH2C1)和HCl氣體，其化學(xué)方程式為： NH3+Cl2=NH2Cl+HCl，反應(yīng)時舊鍵的斷裂需要吸熱，形成新的化學(xué)鍵放熱，則根據(jù)化學(xué)鍵的鍵能：△H=3391.3 kJ/mol+243.0kJ/mol-2391.3 kJ/mol-191.2kJ/mol-431.8 kJ/mol =+11.3kJ/mol，則上述反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：NH3(g)+Cl2(g)=NH2Cl(g)+HCl(g) △H=+11.3kJ/mol；②氯胺與水緩慢反應(yīng)NH2-與水電離出來的H+結(jié)合成氨氣，Cl+與OH-結(jié)合生成強氧化性的物質(zhì)HClO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH2Cl+ H2ONH3+HClO或NH2Cl+ 2H2ONH3H2O +HClO； （2）①根據(jù)碳酸和草酸的電離平衡常數(shù)可知，酸性：H2C2O4> HC2O4- > H2CO3> HCO3-，a.CO32-與HC2O4-反應(yīng)生成HCO3-和C2O42-而不能大量共存，b.H2CO3與C2O42-不反應(yīng)，能大量共存，c. C2O42-與HCO3-不反應(yīng)，能大量共存，d.H2C2O4與HCO3-反應(yīng)生成HC2O4-和CO2和H2O而不能大量共存，答案選bc； ②二元弱酸第一步電離比第二步電離強得多，根據(jù)碳酸和草酸的電離平衡常數(shù)可知，若將等物質(zhì)的量濃度的草酸溶液和碳酸溶液等體積混合，溶液中氫離子濃度最大，草酸的第二步電離比碳酸的第一步電離程度大，故各種離子(除OH－外)濃度由大到小的順序是：c(H+)>c(HC2O4-)> c(C2O42-)>c(HCO3-)>c(CO32-)； ③中和反應(yīng)2Fe(OH)3(s)+3H2C2O42Fe3++6H2O+3C2O42-的平衡常數(shù) ，小于10-5，所以該反應(yīng)不能發(fā)生。 7．聯(lián)氨（又稱肼，N2H4,無色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料?；卮鹣铝袉栴}： （1）聯(lián)氨分子的電子式為 ，其中氮的化合價為 。 （2）實驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 （3）①2O2(g)+N2(g)==N2O4(l) △H1 ②N2(g)+2H2(g)==N2H4(l) △H2 ③O2(g)+2H2(g)==2H2O(g) △H3 ④2N2H4(l)+N2O4(l)==3N2(g)+4H2O(g) △H4=-1048.9kJ-mol-1 上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為△H4= ，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進劑的主要原因為 。 （4）聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似。聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為 (已知：N2H4+H+N2H5+的K=8.7xl07; Kw=1.0xl0-14)。聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為 。 （5）聯(lián)氨是一種常用的還原劑。向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液，觀察到的現(xiàn)象是 。聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕。理論上1kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2 kg；與使用Na2S03處理水中溶解的O2相比，聯(lián)氨的優(yōu)點是 。 【答案】（1），－2；（2）2NH3＋NaClO=N2H4＋NaCl＋H2O；（3）2△H3－2△H2－△H1，反應(yīng)方熱量大，產(chǎn)生大量氣體；（4）8.710－73，N2H6(HSO4)2；（5）固體逐漸變黑，并有氣泡產(chǎn)生，1，N2H4的用量少，不產(chǎn)生其他雜質(zhì)。 8．霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。 （1）汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時，c(CO2)隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時間（t）的變化曲線，如下圖所示。據(jù)此判斷： ①該反應(yīng)的△H_______0（填“＞”或“＜”），△S_______0（填“＞”或“＜”）。 ②在T1溫度下，0~2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=__________。 ③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。若增大催化劑的表面積，則CO轉(zhuǎn)化率____（填“增大”、“減少”或“不變”）。 ④若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是__________（填字母）。 （2）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴(yán)重的環(huán)境問題。 ①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染。 例如：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=－867.0kJmol－1 2NO2(g)N2O4(g) △H=－56.9kJmol－1 寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(g)的熱化學(xué)方程式。____________。 ②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用，可達到低碳排放的目的。下圖是通過人工光合作用，以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。電極a、b表面發(fā)生的電極反應(yīng)式分別為 a：______________b：___________ 【答案】 ＜ ＜ 0.05molL－1s－1 不變 b d CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+2H2O(g)+CO2(g) △H=－810.1kJmol－1 2H2O－4e－=O2↑+4H+ 2CO2+4e－+4H+=2HCOOH ③接觸面積越大反應(yīng)速率越快，到達平衡的時間越短，但催化劑不影響平衡移動，則CO轉(zhuǎn)化率不變，故答案為：不變； ④a、到達平衡后正、逆速率相等，不再變化，t1時刻V正最大，之后隨反應(yīng)進行速率發(fā)生變化，未到達平衡，故a錯誤；b、該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進行溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，到達平衡后，溫度為定值，達最高，平衡常數(shù)不變，為最小，圖象與實際符合，故b正確，c、t1時刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，t1時刻未到達平衡狀態(tài)，故c錯誤；d、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值，t1時刻處于平衡狀態(tài)，故d正確；故答案為：bd； (2)①已知：Ⅰ、CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867kJ/mol， Ⅱ、2NO2(g)N2O4(g)△H2=-56.9kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，Ⅰ-Ⅱ得CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，故△H=-867kJ/mol-(-56.9kJ/mol)=-810.1kJ/mol，即CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，△H=-810.1kJ/mol，故答案為：CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，△H=-810.1kJ/mol； ②由圖可知，左室通入水，生成氧氣與氫離子，電極a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，電極反應(yīng)式為 2H2O-4e-═O2↑+4H+，右室通入二氧化碳，酸性條件下生成HCOOH，電極b表面發(fā)生還原反應(yīng)，為正極，電極反應(yīng)式為2CO2+4e-+4H+═2HCOOH，故答案為：2H2O-4e-═O2↑+4H+；CO2+2H++2e-=HCOOH。 9．氮氧化物（NOx）是大氣主要污染物之一，請根據(jù)以下方法的選用回答相應(yīng)問題： I.利用CH4催化還原氮氧化物消除氮氧化物的污染。已知： ①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-662kJ/mol ②CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-955kJ/mol 其中①式的平衡常數(shù)為K1，②式的平衡常數(shù)為K2，則：(1) CH4 (g)+4NO (g）=2N2(g) + CO2 (g )+H2O （1）△H=_________ ；改反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________（用含Kl、K2的代數(shù)式表示）。 II利用燃料電池的原理來處理氮氧化物是一種新方向。裝置如圖所示，在處理過程中石墨電極I上反應(yīng)生成一種氧化物Y。 (2）寫出氧化物Y的化學(xué)式_____________； (3)石墨II電極為______（填“正”或“負(fù)”）極，該電極反應(yīng)為______________； Ⅲ.利用活性炭還原法處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為C(s)+2NO(g)N2(g)+ CO2(g) △H=akJ/mol。某研究小組向某恒容密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T1℃）條件下反應(yīng)，已知在不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下： （4）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K=_______，在0～10s內(nèi)，N2的平均反應(yīng)速率為______mol/(Ls)，NO的轉(zhuǎn)化率為________； （5）30s后，改變某一條件，反應(yīng)重新達到平衡，則改變的條件可能是________，若30s后升高溫度至T2℃，平衡時，容器中NO的濃度由0.060mol/L變?yōu)?.072mol/L，則該反應(yīng)的a___0 （填“>”、“<”或“=”）。 【答案】－1248kJmol－1N2O5正O2＋4e－＋2N2O5=== 4NO0.001224%減小CO2的濃度＜ 【解析】(1)①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-662kJ/mol， ②CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-955kJ/mol 由蓋斯定律②2-①可得：CH4 (g)+4NO (g)=2N2(g) + CO2 (g )+H2O (1)△H =2(-955kJ/mol)-(-662kJ/mol)=－1248kJ/mol，則K=； 10．硫酸工業(yè)中，作為催化劑的V2O5對反應(yīng)I的催化循環(huán)過程經(jīng)歷了Ⅱ、Ⅲ兩個反應(yīng)階段，圖示如下： （1）下列分子中1mol化學(xué)鍵斷裂時需要吸收的能量數(shù)據(jù)如下： 化學(xué)鍵 S=O(SO2) S=O(SO3) O=O(O2) 能量/kJ 535 472 496 則反應(yīng)I的△H=_______kJ/mol。反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式為__________________。 （2）從廢釩催化劑中回收V2O5的過程如下： ①VO2+離子可由釩同價態(tài)的簡單陽離子完全水解得到，該水解反應(yīng)的離子方程式_________。 ②“沉釩”時為使釩元素的沉淀率達到98%，至少應(yīng)調(diào)節(jié)溶液中的c(NH4+)為________[25℃，Ksp(NH4VO3) =1.610-3，溶液體積變化忽略不計]。 （3）采用脫硫脫硝技術(shù)，同時吸收SO2和NOx，獲得(NH4)2SO4的稀溶液。 ①向此溶液稀溶液中再加入少量(NH4)2SO4固體，將_______（填“變大”、“不變”或“變小”）。 ②常溫下，0.05mol/L(NH4)2SO4溶液的pH=a,則=_______（用含a的代數(shù)式表示，NH3H2O的Kb=1.710-5） 【答案】-982V2O4SO3+O22V2O5+2SO3V4++H2O=VO2++2H+0.8molL-1變大1.710（9－a） （2）①水解生成VO2+，V的化合價為+4價，可由V4+水解生成，方程式為V4++H2O=VO2++2H+； ②溶液中c（VO3-）=0.1mol/L，為使釩元素的沉淀率達到98%，則沉淀后c（VO3-）=0.002mol/L，由Ksp（NH4VO3）=1.610-3可知c（NH4+）=mol/L=0.8mol/L； （3）采用脫硫脫硝技術(shù)，同時吸收SO2和NOx，獲得(NH4)2SO4的稀溶液。 ①在（NH4）2SO4溶液中存在水解反應(yīng)，2NH4++H2ONH3?H2O+H+，往（NH4）2SO4溶液中再加入少量 （NH4）2SO4固體，水解平衡向正方向進行，但銨根的水解率減小，所以將變大； ②在（NH4）2SO4溶液中存在水解反應(yīng)，2NH4++H2ONH3?H2O+H+，pH=a，c(H+)=10-amol/L，則Kh=== = ，因此===1.710（9-a）。 11．碳是形成化合物種類最多的元素，其單質(zhì)及化合物是人類生產(chǎn)生活的主要能源物質(zhì)。請回答下列問題： (1)有機物M經(jīng)過太陽光光照可轉(zhuǎn)化成N，轉(zhuǎn)化過程如下： ΔH＝＋88.6 kJ/mol， 則M、N相比，較穩(wěn)定的是________。 (2)已知CH3OH(l)的燃燒熱ΔH＝－238.6 kJ/mol，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g) ΔH＝－a kJ/mol，則a________238.6(填“>;”“<;”或“＝”)。 (3)使Cl2和H2O(g)通過灼熱的炭層，生成HCl和CO2，當(dāng)有1 mol Cl2參與反應(yīng)時釋放出145 kJ熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_________________________。 (4)火箭和導(dǎo)彈表面的薄層是耐高溫物質(zhì)。將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合在高溫下煅燒，所得物質(zhì)可作耐高溫材料，4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s) ΔH＝－1176 kJ/mol，則反應(yīng)過程中，每轉(zhuǎn)移1 mol電子放出的熱量為___________________。 （5）汽車排出的尾氣中含有CO和NO等氣體。為了解決污染問題，在汽車排氣管內(nèi)安裝的催化轉(zhuǎn)化器，可使汽車尾氣中的主要污染物CO和NO轉(zhuǎn)化為無毒的大氣循環(huán)物質(zhì)。已知： N2(g)＋O2(g) ===2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ/mol 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ/mol C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol 請寫出污染物CO和NO轉(zhuǎn)化為無毒的大氣循環(huán)物質(zhì)的熱化學(xué)方程式是： ______________________ 【答案】M<2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g) ΔH＝－290 kJ/mol98 kJ2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ/mol 【解析】（1）有機物M經(jīng)過太陽光光照可轉(zhuǎn)化成N： △H=+88.6kJ?mol-1，過程是吸熱反應(yīng)，N暗處轉(zhuǎn)化為M，是放熱反應(yīng)，能量越低越穩(wěn)定，說明M穩(wěn)定； （5）已知：①N2(g)＋O2(g) ＝2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ/mol ②2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH＝－221.0 kJ/mol ③C(s)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ/mol 則根據(jù)蓋斯定律可知2③－①－②即得到CO和NO轉(zhuǎn)化為無毒的大氣循環(huán)物質(zhì)的熱化學(xué)方程式為2NO(g)＋2CO(g)＝N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ/mol。 12．已知E1＝134 kJ/mol、E2＝368 kJ/mol，請參考題中圖表，按要求填空： (1)圖Ⅰ是1 mol NO2(g)和1 mol CO(g)反應(yīng)生成CO2(g)和NO(g)過程中的能量變化示意圖， NO2和CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：_________________________。 (2)捕碳技術(shù)(主要指捕獲CO2)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已經(jīng)被用作工業(yè)捕碳劑，它們與CO2可發(fā)生如下可逆反應(yīng)。 反應(yīng)Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) (NH4)2CO3(aq) ΔH1 反應(yīng)Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq) ΔH2 反應(yīng)Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq) ΔH3 則ΔH3與ΔH1、ΔH2之間的關(guān)系是：ΔH3＝________。 (3)下表所示是部分化學(xué)鍵的鍵能參數(shù)： 化學(xué)鍵 P—P P—O O===O P===O 鍵能/(kJ/mol) a b c x 已知白磷的燃燒熱為d kJ/mol，白磷及其完全燃燒生成的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示，表中x＝___________ kJ/mol(用含a、b、c、d的代數(shù)式表示)。 【答案】NO2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋NO(g ) ΔH＝－234 kJ/mol2ΔH2－ΔH1 (d＋6a＋5c－12b) 【解析】（1）由圖可知，1mol NO2和1mol CO反應(yīng)生成CO2和NO放出熱量為368kJ-134kJ＝234kJ，因此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NO2(g)＋CO(g)＝CO2(g)＋NO(g ) ΔH＝－234 kJ/mol ； （2）已知反應(yīng)①：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) (NH4)2CO3(aq) ΔH1 反應(yīng)②：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq) ΔH2 則根據(jù)蓋斯定律可知2②－①即得到反應(yīng)(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)的反應(yīng)熱ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。 （3）白磷燃燒的方程式為P4+5O2=P4O10，1mol白磷完全燃燒需拆開6mol P-P、5mol O=O，形成12molP-O、4mol P=O，所以12molbkJ/mol+4molxkJ/mol-（6mola kJ/mol+5 molc kJ/mol）=dkJ/mol，解得x=(d+6a+5c-12b)/4kJ/mol。 13．火力發(fā)電廠釋放出的大量NONOx、SO2、CO2會對環(huán)境造成污染。對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理，可實現(xiàn)節(jié)能減排、廢物利用等目的。 (1)脫硝：利用甲烷催化還原NOx； CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJmol-1 CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160kJmol-1 甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為_____________________________________。 （2）脫硫：①某種脫硫工藝將廢氣處理后可獲得硫酸銨和硝酸銨，物質(zhì)的量濃度相等的硫酸銨溶液和硝酸銨溶液，前者的c(NH4+)與后者的c(NH4＋)的關(guān)系是__________。 A．大于2倍 B．等于2倍 C．介于2倍與2倍之間 D．小于1倍 ②25℃時pH均為4的硝酸銨溶液和稀硝酸中由水電離出的氫離子濃度分別為c1、c2 ，則c1與c2的比值等于_______。 (2)脫碳：廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為甲醇（CH3OH）可用于制作甲醇燃料電池（結(jié)構(gòu)如圖），質(zhì)子交換膜左右兩側(cè)的溶液均為1L2molL-1H2SO4溶液．電極c上發(fā)生的電極反應(yīng)式為____，當(dāng)電池中有1mole-發(fā)生轉(zhuǎn)移時左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為___g （假設(shè)反應(yīng)物a、b耗盡，忽略氣體的溶解）。 【答案】CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/molA106CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+12g （2）①物質(zhì)的量濃度相等的硫酸銨溶液和硝酸銨溶液，前者的水解程度小于后者，則前者c(NH4+)大于后者的c(NH4＋)的2倍，答案選A。 ②硝酸銨水解促進水的電離，c1=10-4 mol/L，稀醋酸抑制水的電離，c2=c（OH-）=10?14 10?4=10-10 mol/L，因此則c1與c2的比值等于10?4/10?10=106； （3）根據(jù)電子流向可知電解c是負(fù)極，通入甲醇，負(fù)極反應(yīng)式為 CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+；當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時，左側(cè)質(zhì)量減輕1/612g=2g，還要有1molH+通過質(zhì)子交換膜進入右側(cè)，質(zhì)量減少1g，正極反應(yīng)式為O2+4H++4e-=2H2O，右側(cè)質(zhì)量增加32g1/4=8g，加上轉(zhuǎn)移過來的1gH+，因此左右兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為8g+1g+2g+1g=12g。 14．綜合利用CO2、CO對構(gòu)建低碳社會有重要意義。 ⑴ Li2O、Na2O、MgO均能吸收CO2。如果尋找吸收CO2的其他物質(zhì)，下列建議合理的是_______。 a．可在堿性氧化物中尋找 b．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中尋找 c．可在具有強氧化性的物質(zhì)中尋找 ⑵ Li4SiO4可用于吸收、釋放CO2，原理是：在500℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3；平衡后加熱至700℃，反應(yīng)逆向進行，放出CO2，Li4SiO4再生。寫出CO2與Li4SiO4反應(yīng)的化學(xué)方程式 ；該反應(yīng)為_______(填“吸”或者“放”)熱反應(yīng)，原因是 _____________。 ⑶ CO與H2在催化劑作用下發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。對此反應(yīng)進行如下研究：某溫度下在某2 L恒容密閉容器中分別充入1.2 mol CO和1 mol H2，達到平衡測得有0.4 mol CH3OH(g)，則該反應(yīng)平衡常數(shù)值為_______。 ⑷ 在200℃并用鈷做催化劑的條件下，CO與H2可合成C5H12(汽油的一種成分)，可減少碳排放。反應(yīng)中能量變化如下圖所示，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式______________。 ⑸ 如下圖所示，利用缺鐵氧化物[如Fe0.9O]可實現(xiàn)CO2的綜合利用、構(gòu)建低碳環(huán)保社會。請說明該轉(zhuǎn)化的優(yōu)點_____________________。 【答案】(14分，每空2分)(1)a b (2)2CO2+Li4SiO42Li2CO3+SiO2；放， 升高溫度，平衡向逆向進行，說明逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(3)50 (4)5CO(g)+11H2(g)=C5H12(g)+5H2O(g) ?H= +(b-a) kJ/mol (5)將CO2轉(zhuǎn)化為C和O2；利用了太陽能；Fe3O4可循環(huán)使用(寫出一條給1分)。 (2)在500℃，CO2與Li4SiO4接觸后生成Li2CO3，反應(yīng)物為CO2與Li4SiO4，生成物有Li2CO3，根據(jù)質(zhì)量守恒可知產(chǎn)物還有Li2SiO3，所以化學(xué)方程式為：CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3；由于升高溫度平衡左移，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)； (3)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 起始：1.2mol 1mol 0 轉(zhuǎn)化：0.4mol 0.8mol 0.4mol 平衡：0.8mol 0.2mol 0.4mol 所以：k==50(mol/L)-2； (4)根據(jù)圖1可知，反應(yīng)物為5molCO氣體和11mol氫氣，產(chǎn)物為1mol戊烷氣體和5mol水蒸汽，由于反應(yīng)物的能量低于產(chǎn)物的能量，故此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，且吸收(b-a)kJ，故熱化學(xué)方程式為： 5CO(g)+11H2(g)═C5H12(g)+5H2O(g) △H=+(b-a)kJ/mol； (5)根據(jù)圖示可知，F(xiàn)e0.9O可以將CO2轉(zhuǎn)化為Fe3O4和C，而Fe3O4又在太陽能高溫作用下分解為Fe0.9O和氧氣，在此循環(huán)過程中，利用了太陽能，F(xiàn)e3O4可循環(huán)使用，且能將CO2轉(zhuǎn)化為C和O2，減少了空氣污染。 15．環(huán)境問題已經(jīng)成為世界上越來越重要的議題，其中大氣污染主要有硫的氧化物和氮的氧化物，工業(yè)生產(chǎn)是其原因之一，同時工業(yè)上通常也用下列方法來治理污染。 （1）煙氣中含有SO2等大量有害的物質(zhì)，煙氣除硫的方法有多種，其中石灰石法煙氣除硫工藝的主要反應(yīng)如下： Ⅰ．CaCO3（s）?CO2（g）+CaO（s） △H=+178.2kJ/mol Ⅱ．SO2（g）+CaO（s）?CaSO3（s） △H=﹣402kJ/mol Ⅲ.2CaSO3（s）+O2（g）+4H2O（l）?2[CaSO4?2H2O]（s） △H=﹣234.2kJ/mol 試寫出由石灰石、二氧化硫、氧氣和水反應(yīng)生成生石膏的熱化學(xué)方程式 ． （2）用NH3還原NOx生成N2和H2O?，F(xiàn)有NO、NO2的混合氣體3 L，可用同溫同壓下3.5 L的NH3恰好使其完全轉(zhuǎn)化為N2，則原混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的量之比為 。 （3）氨催化氧化是硝酸工業(yè)的基礎(chǔ)，反應(yīng)原理為：4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）實際生產(chǎn)中，還會發(fā)生此反應(yīng)：4NH3+3O2?N2+6H2O，在1L的密閉容器中加入l mol NH3和1.5mol O2的反應(yīng)過程中，有關(guān)溫度與各物質(zhì)的量關(guān)系如圖1所示： ①已知400℃時，混合氣體中NH3、N2、NO的物質(zhì)的量比為5：6：3，則圖象中x= 。 ②NH3生成N2的反應(yīng)屬于 （填“吸熱反應(yīng)”或“放熱反應(yīng)”），溫度高于840℃后，各物質(zhì)的物質(zhì)的量發(fā)生如圖所示變化的原因可能是 。 （4）電化學(xué)降解治理水中硝酸鹽污染。在酸性條件下，電化學(xué)降解NO的原理如圖2所示，陰極反應(yīng)式為 。假設(shè)降解前兩極溶液質(zhì)量相等，當(dāng)電路中有2mol電子通過時，此時兩極溶液質(zhì)量的差值為 g。 【答案】（1）2CaCO3（s）+O2（g）+2SO2（g）+4H2O（l）?2[CaSO4.2H2O]（s）+2CO2（g） △H=﹣681.8kJ/mol ；（2）1：3；（3）①0.3；②放熱反應(yīng)；氨氣高溫分解生成氮氣和氫氣，使氨氣氧化生成NO的平衡向左移動或氨氣高溫分解生成氮氣和氫氣或NO高溫分解生成氮氣和氧氣或氨氣和NO反應(yīng)生成氮氣和水等使NO快速減少N2增加；（4）NO＋12 H+＋10e－＝N2↑＋6H2O；14.4。 隨著溫度的升高，N2的物質(zhì)的量降低，說明平衡向逆反應(yīng)方向進行，正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)；氨氣高溫分解生成氮氣和氫氣，使氨氣氧化生成NO的平衡向左移動或氨氣高溫分解生成氮氣和氫氣或NO高溫分解生成氮氣和氧氣或氨氣和NO反應(yīng)生成氮氣和水等使NO快速減少N2增加；（4）陰極是得電子過程，化合價降低，因此Ag－Pt為陰極，其電極反應(yīng)式為： NO3－＋12 H＋＋10e－＝N2↑＋6H2O；陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，通過2mol電子產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量為232/4g=16g，產(chǎn)生n（H＋）=2mol，，陰極反應(yīng)式為NO3－＋12 H＋＋10e－＝N2↑＋6H2O，通過2mol電子產(chǎn)生m（N2）=228/10mol=5.6mol，因此兩溶液質(zhì)量差為（16＋2－5.6＋2）g=14.4g。 16．CO2是目前最主要的溫室氣體，減小CO2的排放并用來制造有價值的化學(xué)用品是目前的研究目標(biāo)。 （1）利用CO2與CH4生產(chǎn)合成氣(CO、H2)： 已知：CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=－890.3 KJmol－1 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=+2.8 KJmol-1 2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=－566.0 KJmol－1 反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH= ____________。 ②250℃時，以鎳合金為催化劑，向體積為4 L的密閉容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，開始發(fā)生如下反應(yīng)：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。經(jīng)過一段時間達到平衡，平衡體系中各組分體積分?jǐn)?shù)(某一成分物質(zhì)的量占總氣體物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù))如下表： 物質(zhì) CH4 CO2 CO H2 體積分?jǐn)?shù) 0.1 0.1 0.4 0.4 此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________________。 （2）以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如下圖所示。250～300℃時，乙酸的生成速率減小的可能原因是 ____________________。 （3） 如以氫氧化鉀水溶液作電解質(zhì)進行電解，CO2在銅電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷，該電極反應(yīng)方程式為 _____________________。 （4）將2mol CO2和6molH2容積相同而溫度不同的Ⅰ、Ⅱ兩個恒容密閉容器中開始發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)，測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時間的變化如下圖1所示。 ①曲線Ⅰ、Ⅱ?qū)?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ_______KⅡ(填“>”“=”或“<”)，可知該 反應(yīng)是一個_______(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。 ②下列事實說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是_________________： A．容器內(nèi)氣體壓強保持不變 B．容器內(nèi)氣體的密度保持不變 C．CO2的體積分?jǐn)?shù)保持不變 D．CO2的消耗速率與CH3OH的生成速率相等 E．容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變 （5）利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外光照射時，在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4產(chǎn)量隨光照時間的變化如上圖2所示。在0～15小時內(nèi)，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ從大到小的順序為_____________(填序號)。 【答案】（1）①+247.3KJ/mol；②64； （2）250～300℃時催化劑的催化效率急劇降低； （3）CO2＋6H2O=8e－=CH4＋8OH－； （4）①＞，放熱；②ACE； （5）Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ。 【解析】（1）①CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)， ②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)， ③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)，得出①＋2②－2③ △H=(－890.3＋22.8＋2566)kJmol－1= ＋247.3kJmol－1； ②CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) 起始： 6 6 0 0 變化： x x 2x 2x 平衡：6－x 6－x 2x 2x 根據(jù)體積分?jǐn)?shù)，求出x=4，達到平衡時c(CO2)=2/4molL－1=0.5molL－1，c(CH4)=0.5molL－1， c(CO)=c(H2)=2molL－1，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達式，K=c2(H2)c2(CO)/[c(CO2)c(CH4)]=24/(0.50.5)= 64； 17．(1)肼（N2H4）可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N2O4反應(yīng)生成N2和水蒸氣。 已知：2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1048.9 kJ/mol N2H4(l)＋O2(g)=== N2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－534.2 kJ/mol 則N2(g)＋2O2(g)===N2O4 (l) ΔH3＝_________ kJ/mol (2)化學(xué)反應(yīng)中放出的熱能(焓變，ΔH)與反應(yīng)物和生成物在反應(yīng)過程中斷鍵和形成新鍵過程中吸收和放出能量的大小有關(guān)。 已知：H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝－185 kJ/mol，斷裂1 mol H—H鍵吸收的能量為436 kJ，斷裂1 mol Cl—Cl鍵吸收的能量為247 kJ，則形成1 mol H—Cl鍵放出的能量為________kJ。 （3）．根據(jù)以下三個熱化學(xué)方程式： 2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－Q1 kJ/mol， 2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(l) ΔH＝－Q2 kJ/mol， 2H2S(g)＋O2(g)===2S(s)＋2H2O(g) ΔH＝－Q3 kJ/mol。 判斷Q1、Q2、Q3三者大小關(guān)系_______>________>_______ 【答案】(1)－19.5 (2) 434 kJ (3) Q1>Q2>Q3 （3）H2S完全燃燒放出的熱量多，由于氣態(tài)水的能量高于液態(tài)水的能量，所以生成液態(tài)水時放出的熱量多，則Q1、Q2、Q3三者關(guān)系正確的是Q1＞Q2＞Q3。 18．甲醇是21世紀(jì)應(yīng)用最廣泛的清潔燃料之一，通過以下反應(yīng)可以制備甲醇： CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l) △H=? （1）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=－571.6kJmol-1 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=－566.0kJmol-1 2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=－1453.0kJmol-1 則制備甲醇反應(yīng)的△H = kJmol-1 （2）若裝置為容積固定的密閉容器，不同時間段各物質(zhì)的濃度如下表： c(CO) /molL-1 c(H2) /molL-1 c(CH3OH) /molL-1 0min 0.8 1.6 0 2min 0.6 y 0.2 4min 0.3 0.6 0.5 6min 0.3 0.6 0.5 反應(yīng)從2min到4min之間，H2的平均反應(yīng)速率為________ molLˉ1minˉ1。 反應(yīng)在第2min時改變了反應(yīng)條件，改變的條件可能是 (填字母序號)。 A．使用催化劑 B．降低溫度 C．增加H2的濃度 D．減小CH3OH(g)的濃度 （3）若在容積可變的密閉容器中充入1 mol CO(g)和2 molH2 (g)生成CH3OH(g)，H2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度（T）、壓強（P）的變化如圖所示。當(dāng)達到平衡狀態(tài)A 時，容器的體積為2 L，此時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 ，若達到平衡狀態(tài)B 時，則容器的體積V(B)= L。 （4）一定溫度下，在容積固定的密閉容器中充入一定量的H2和CO，在t1時達到平衡。t2時將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下，t3時達到新的平衡狀態(tài)，之后不再改變條件。請在右圖中補畫出從t2到t4正反應(yīng)速率隨時間的變化曲線。 【答案】（1）-128.1；（2）0.3，A； （3）4，14；(4)。 【解析】（1）①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)，②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ，③2CH3OH (l) +3O2(g)=