《化学反应与能量变化》习题及答案(2)

2020-07-20试题

  解析:(1)356 g“可燃冰”释放的甲烷为2 mol,根据题中的热化学方程式写出甲烷燃烧生成液态水的燃烧方程式可计算出放出的热量。

  (2)1 mol乙硼烷燃烧生成固态B2O3和液态水放出热量649.5 kJ0.3=2165 kJ。

  (3)1 mol丁烷质量为58 g,从而可计算出反应热并写出热化学方程式。

  答案:(1)1780.6 kJ

  (2)B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l)

  ΔH=-2165 kJ/mol

  (3)C4H10(g)+132O2(g)===4CO2(g)+5H2O(l)

  ΔH=-2900 kJ/mol

  9.(15分)在火箭推进器中装有还原剂肼(N2H4)和强氧化剂H2O2,当它们混合时,即产生大量的氮气和水蒸气,并放出大量的热。已知0.4 mol液态肼和足量H2O2反应生成氮气和水蒸气时放出256.64 kJ的热量。

  (1)写出肼和H2O2反应的热化学方程式_______________________________________

  ________________________________________________________________________。

  (2)已知H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ/mol,则16 g液态肼与足量双氧水反应生成氮气和液态水时,放出的热量是____________。

  (3)上述反应应用于火箭推进器,除释放出大量热量和快速产生大量气体外,还有一个很突出的优点是__________________________________________________________。

  (4)向次氯酸钠溶液中通入一定物质的量的氨气可生成肼,写出反应的离子方程________________________________________________________________________

  __________________________________________________________,该反应的还原产物是________。

  解析:(1)首先根据题意确定反应物和生成物,然后写出化学方程式:N2H4+2H2O2===N2+4H2O。0.4 mol液态肼和足量H2O2反应生成氮气和水蒸气时放出256.64 kJ的热量,则1 mol液态肼和足量H2O2反应时放出热量为:2.5×256.64 kJ=641.6 kJ,由此可写出上述反应的热化学方程式。

  (2)16 g液态肼的物质的量为0.5 mol,则与足量双氧水反应生成0.5 mol N2和2 mol H2O(l)时放出热量为:0.5 mol×641.6 kJ/mol+2 mol×44 kJ/mol=408.8 kJ。

  (3)反应生成的物质是N2和H2O,无污染。

  (4)氨气中氮元素的化合价为-3,肼分子中氮元素的化合价为-2,则氨是还原剂,次氯酸钠是氧化剂,还原产物是NaCl,然后根据电子转移守恒以及电荷守恒即可写出离子方程式。

  答案:(1)N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(g)

  ΔH=-641.6 kJ/mol

  (2)408.8 kJ

  (3)产物为氮气和水,无污染

  (4)2NH3+ClO-===N2H4+Cl-+H2O NaCl

  10.(12分)联合国气候变化大会于2009年12月7~18日在哥本哈根召开。中国政府承诺到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。

  (1)有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是________(填字母序号)。

  A.电解水制氢:2H2O=====电解2H2↑+O2↑

  B.高温使水分解制氢:2H2O=====高温2H2↑+O2↑

  C.太阳光催化分解水制氢:

  2H2O=====TiO2太阳光2H2↑+O2↑

  D.天然气制氢:CH4+H2O CO+3H2

  (2)用CO2和氢气合成CH3OCH3(甲醚)是解决能源危机的研究方向之一。

  已知:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

  ΔH=-90.7 kJmol-1

  2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

  ΔH=-23.5 kJmol-1

  CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

  ΔH=-41.2 kJmol-1

  则CO2和氢气合成CH3OCH3(g)的热化学方程式为

  ______________________________________________________________________。

  (3)在催化剂和一定温度、压强条件下,CO与H2可反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)鸠馛H3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,则:p1________p2(填“<”、“>”或“=”),上述反应的ΔH________0(填“<”、“>”或“=”)。

  解析:(1)太阳能是取之不尽的天然能源,用太阳能分解水最节能。

  (2)利用盖斯定律进行计算,将三个方程式进行形式变换,

  2CO(g)+4H2(g) 2CH3OH(g)

  ΔH=-181.4 kJmol-1

  2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)

  ΔH=-23.5 kJmol-1

  2CO2(g)+2H2(g) 2CO(g)+2H2O(g)

  ΔH=+82.4 kJmol-1

  三式相加得:

  2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)

  ΔH=-122.5 kJmol-1

  (3)由图示可知,温度越高,CO的转化率越低,说明正反应放热,ΔH<0,该反应的正反应为气体体积减小的反应,增大压强时,平衡正向移动,CO的转化率增大,所以p1<p2。

  答案:(1)C

  (2)2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)

  ΔH=-122.5 kJmol-1

  (3)< <

  11.(16分)(201X保定模拟)保护环境已成为当前和未来的一项全球性重大课题。为解决目前燃料使用过程中的环境污染问题,并缓解能源危机,有的专家提出利用太阳能促使燃料循环使用的构想,如下图所示:

  过程Ⅰ可用如下反应表示:

  ①2CO2=====光能 2CO+O2 ②2H2O=====光能 2H2+O2

  ③2N2+6H2O=====光能 4NH3+3O2 ④2CO2+4H2O――→光能 2CH3OH+3O2 ⑤2CO+H2O――→光能 ________+3O2

  请回答下列问题:

  (1)过程Ⅰ的能量转化形式为:________能转化为________能。

  (2)请完成第⑤个反应的化学方程式:_____________________________________

  ________________________________________________________________________。

  (3)上述转化过程中,ΔH1和ΔH2的关系是________。

  (4)断裂1 mol化学键所需的能量见下表:

  共价键 H—N H—O N N O===O

  断裂1 mol化学键所需能量/kJmol-1 393 460 941 499

  常温下,N2与H2O反应生成NH3的热化学方程式为

  ________________________________________________________________________

  ________________________________________________________________________。答案:(1)太阳 化学

  (2)2CO+4H2O=====光能 2CH4+3O2

  (3)ΔH1=-ΔH2

  (4)2N2(g)+6H2O(l)=====光能4NH3(g)+3O2(g)

  ΔH=+1189 kJ/mol

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