2019屆新課標(biāo)Ⅰ高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題五化學(xué)能與熱能講義

專題五化學(xué)能與熱能考點一化學(xué)反應(yīng)中能量變化的有關(guān)概念及計算1.(2015課標(biāo)Ⅱ,27,14分,0.321)甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料。利用合成氣(主要成

分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇,發(fā)生的主要反應(yīng)如下:①CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH1②CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH2③CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g)

ΔH3回答下列問題:(1)已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:五年高考A組

統(tǒng)一命題·課標(biāo)卷題組化學(xué)鍵H—HC—OC?OH—OC—HE/(kJ·mol-1)4363431076465413由此計算ΔH1=

kJ·mol-1;已知ΔH2=-58kJ·mol-1,則ΔH3=

kJ·mol-1。(2)反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K表達式為

;圖1中能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度

變化關(guān)系的曲線為

(填曲線標(biāo)記字母),其判斷理由是

。

圖1圖2

(3)合成氣組成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60時,體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強的關(guān)系如圖

2所示。α(CO)值隨溫度升高而

(填“增大”或“減小”),其原因是

;圖2中的壓強由大到小為

,其判斷理由是

。答案(1)-99+41(每空2分,共4分)(2)K=

[或Kp=

](1分)a反應(yīng)①為放熱反應(yīng),平衡常數(shù)數(shù)值應(yīng)隨溫度升高變小(每空1分,共2分)(3)減小升高溫度時,反應(yīng)①為放熱反應(yīng),平衡向左移動,使得體系中CO的量增大;反應(yīng)③為吸

熱反應(yīng),平衡向右移動,又使產(chǎn)生CO的量增大;總結(jié)果,隨溫度升高,使CO的轉(zhuǎn)化率降低(1分,2

分,共3分)p3>p2>p1相同溫度下,由于反應(yīng)①為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率;而

反應(yīng)③為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),產(chǎn)生CO的量不受壓強影響。故增大壓強時,有利于CO的轉(zhuǎn)

化率升高(每空2分,共4分)解析(1)由反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系可得,ΔH1=1076kJ·mol-1+2×436kJ·mol-1-3×413kJ·mol-1-343

kJ·mol-1-465kJ·mol-1=-99kJ·mol-1;依據(jù)蓋斯定律知,反應(yīng)③=②-①,則ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58kJ·mol-1

-(-99kJ·mol-1)=+41kJ·mol-1。(2)由化學(xué)平衡常數(shù)的定義知,K=

;ΔH1<0,即反應(yīng)①是放熱反應(yīng),升高溫度,K值減小,故a曲線能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化的關(guān)系。思路分析(1)根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)③的反應(yīng)熱;(2)化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響,根據(jù)溫度對平衡移動的影響,判斷溫度對平衡常數(shù)的影響;(3)根據(jù)壓強、溫度對反應(yīng)①、③的影響,分析CO的轉(zhuǎn)化率變化的原因。知識拓展對于此題化學(xué)圖像問題,可按以下的方法進行分析:①認(rèn)清坐標(biāo)系,理清縱、橫坐標(biāo)

所代表的意義,并與化學(xué)反應(yīng)原理掛鉤。②緊扣反應(yīng)特征,理清反應(yīng)是吸熱還是放熱,體積是增

大還是減小,有無固體、純液體物質(zhì)參加反應(yīng)。③看清起點、拐點、終點,看清曲線的變化趨

勢等。考點二熱化學(xué)方程式的書寫及蓋斯定律2.(2014課標(biāo)Ⅱ,13,6分,0.352)室溫下,將1mol的CuSO4·5H2O(s)溶于水會使溶液溫度降低,熱效

應(yīng)為ΔH1,將1mol的CuSO4(s)溶于水會使溶液溫度升高,熱效應(yīng)為ΔH2;CuSO4·5H2O受熱分解的

化學(xué)方程式為:CuSO4·5H2O(s)

CuSO4(s)+5H2O(l),熱效應(yīng)為ΔH3。則下列判斷正確的是(

)A.ΔH2>ΔH3B.ΔH1<ΔH3C.ΔH1+ΔH3=ΔH2D.ΔH1+ΔH2>ΔH3

答案B由題干信息可得:①CuSO4·5H2O(s)

Cu2+(aq)+SO2-4(aq)+5H2O(l)ΔH1>0,②Cu-SO4(s)

Cu2+(aq)+SO2-4(aq)ΔH2<0,③CuSO4·5H2O(s)

CuSO4(s)+5H2O(l)ΔH3,根據(jù)蓋斯定律可知,ΔH3=ΔH1-ΔH2,由于ΔH1>0,ΔH2<0,故ΔH3>ΔH1,B項正確,C、D項錯誤;ΔH3>0,ΔH2<0,

故ΔH3>ΔH2,A項錯誤。解題關(guān)鍵依據(jù)題給信息正確寫出各步轉(zhuǎn)化的熱化學(xué)方程式是解題的關(guān)鍵。易錯警示容易認(rèn)為前兩種情況是物理過程,根據(jù)題目的已知條件寫不出熱化學(xué)方程式,無法

根據(jù)蓋斯定律求算判斷。3.(2018課標(biāo)Ⅱ,27,14分)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對溫室氣體的減排

具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}:(1)CH4-CO2催化重整反應(yīng)為:CH4(g)+CO2(g)

2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)

CH4(g)

ΔH=-75kJ·mol-1C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH=-394kJ·mol-1C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH=-111kJ·mol-1該催化重整反應(yīng)的ΔH=

kJ·mol-1。有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是

(填

標(biāo)號)。A.高溫低壓B.低溫高壓C.高溫高壓D.低溫低壓某溫度下,在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進行重整反應(yīng),達到平

衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,其平衡常數(shù)為

mol2·L-2。(2)反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低,同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)

如下表:①由上表判斷,催化劑X

Y(填“優(yōu)于”或“劣于”),理由是

。在反應(yīng)進料氣組成、壓強及反應(yīng)時間相同的情況下,某催化劑表面的積碳量隨溫

度的變化關(guān)系如下圖所示。升高溫度時,下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)和速率

(v)的敘述正確的是

(填標(biāo)號)。A.K積、K消均增加B.v積減小、v消增加C.K積減小、K消增加D.v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大②在一定溫度下,測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k為速率常

數(shù))。在p(CH4)一定時,不同p(CO2)下積碳量隨時間的變化趨勢如下圖所示,則pa(CO2)、pb(CO

2)、pc(CO2)從大到小的順序為

。

答案(1)247A

(2)①劣于相對于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小;而消碳反應(yīng)活

化能相對小,消碳反應(yīng)速率大AD②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)解析本題考查蓋斯定律的應(yīng)用,化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡常數(shù)。(1)C(s)+2H2(g)

CH4(g)

ΔH=-75kJ·mol-1①C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH=-394kJ·mol-1②C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH=-111kJ·mol-1③運用蓋斯定律,③×2-①-②可得CH4(g)+CO2(g)

2CO(g)+2H2(g)

ΔH=[(-111×2)-(-75)-(-394)]kJ·mol-1=247kJ·mol-1。正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng),故升溫、減壓有利于平衡正向

移動,提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率,A正確。列三段式:CH4(g)+CO2(g)

2CO(g)+2H2(g)始2mol1mol0mol0mol轉(zhuǎn)0.5mol0.5mol1mol1mol平1.5mol0.5mol1mol1molK=

=

=

mol2·L-2。(2)①積碳反應(yīng)與消碳反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),升高溫度時,K積、K消均增加;由圖像可知600℃以后積碳量減小,說明升高溫度,v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大,故A、D正確。②由圖像可知,時間相同時積碳量a>b>c,說明積碳速率a>b>c,由v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5可知,p

(CH4)一定時,積碳速率與p(CO2)成反比,故pa(CO2)<pb(CO2)<pc(CO2)。易錯警示(2)②解答時一定要注意速率方程中[p(CO2)]-0.5=

。4.(2017課標(biāo)Ⅰ,28,14分)近期發(fā)現(xiàn),H2S是繼NO、CO之后的第三個生命體系氣體信號分子,它具

有參與調(diào)節(jié)神經(jīng)信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能?；卮鹣铝袉栴}:(1)下列事實中,不能比較氫硫酸與亞硫酸的酸性強弱的是

(填標(biāo)號)。A.氫硫酸不能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng),而亞硫酸可以B.氫硫酸的導(dǎo)電能力低于相同濃度的亞硫酸C.0.10mol·L-1的氫硫酸和亞硫酸的pH分別為4.5和2.1D.氫硫酸的還原性強于亞硫酸(2)下圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理。

通過計算,可知系統(tǒng)(Ⅰ)和系統(tǒng)(Ⅱ)制氫的熱化學(xué)方程式分別為

、

,制得等量H2所需能量較少的是

。(3)H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng):H2S(g)+CO2(g)

COS(g)+H2O(g)。在610K時,將0.10molCO2與0.40molH2S充入2.5L的空鋼瓶中,反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。①H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1=

%,反應(yīng)平衡常數(shù)K=

。②在620K重復(fù)實驗,平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.03,H2S的轉(zhuǎn)化率α2

α1,該反應(yīng)的Δ

H

0。(填“>”“<”或“=”)③向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體,能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是

(填標(biāo)號)。A.H2SB.CO2C.COSD.N2

答案(1)D(2)H2O(l)

H2(g)+

O2(g)

ΔH=286kJ·mol-1H2S(g)

H2(g)+S(s)

ΔH=20kJ·mol-1系統(tǒng)(Ⅱ)(3)①2.52.8×10-3②>>③B解析本題考查酸性強弱比較、蓋斯定律的應(yīng)用、轉(zhuǎn)化率和化學(xué)平衡常數(shù)的計算、平衡移

動原理等。(1)根據(jù)強酸制弱酸原理,可知酸性H2SO3>H2CO3>H2S,A項不符合題意;亞硫酸、氫硫酸都是二

元弱酸,等濃度的亞硫酸的導(dǎo)電能力比氫硫酸的強,可以證明酸性:H2SO3>H2S,B項不符合題意;

亞硫酸的pH比等濃度的氫硫酸的小,可以證明酸性:H2SO3>H2S,C項不符合題意;物質(zhì)的還原性

與其電離產(chǎn)生氫離子的濃度大小無關(guān),因此不能證明二者的酸性強弱,D項符合題意。(2)①H2SO4(aq)

SO2(g)+H2O(l)+

O2(g)ΔH1=327kJ·mol-1②SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)

2HI(aq)+H2SO4(aq)ΔH2=-151kJ·mol-1③2HI(aq)

H2(g)+I2(s)

ΔH3=110kJ·mol-1④H2S(g)+H2SO4(aq)

S(s)+SO2(g)+2H2O(l)ΔH4=61kJ·mol-1根據(jù)蓋斯定律由①+②+③可得系統(tǒng)(Ⅰ)制氫的熱化學(xué)方程式為H2O(l)

H2(g)+

O2(g)

ΔH=286kJ·mol-1;根據(jù)蓋斯定律由②+③+④可得系統(tǒng)(Ⅱ)制氫的熱化學(xué)方程式為H2S(g)

H2(g)+S(s)

ΔH=20kJ·mol-1。根據(jù)系統(tǒng)(Ⅰ)、系統(tǒng)(Ⅱ)的熱化學(xué)方程式可知產(chǎn)生等量的氫氣,后者吸收的熱量比前者少。(3)①設(shè)平衡時反應(yīng)的H2S的物質(zhì)的量為xmol。H2S(g)+CO2(g)

COS(g)+H2O(g)開始0.40mol0.10mol00反應(yīng)

xmol

xmol

xmol

xmol平衡(0.40-x)mol(0.10-x)mol

xmol

xmol

=

=0.02解得x=0.01,所以H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1=

×100%=2.5%。在該條件下反應(yīng)達到平衡時化學(xué)平衡常數(shù)K=

=

=

≈2.8×10-3。②溫度由610K升高到620K,平衡時水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)由0.02變?yōu)?.03,所以H2S的轉(zhuǎn)化率增大,

即α2>α1;根據(jù)題意可知升高溫度,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動,所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),即ΔH>0。③增大H2S的濃度,平衡正向移動,但加入量大于平衡移動時H2S的消耗量,所以H2S轉(zhuǎn)化率減小,

A項錯誤;增大CO2的濃度,平衡正向移動,H2S轉(zhuǎn)化率增大,B項正確;COS是生成物,增大生成物

的濃度,平衡逆向移動,H2S轉(zhuǎn)化率減小,C項錯誤;N2是與反應(yīng)體系無關(guān)的氣體,充入N2,不能使化

學(xué)平衡發(fā)生移動,所以對H2S轉(zhuǎn)化率無影響,D項錯誤。易錯警示第(3)③問易誤認(rèn)為增大H2S的物質(zhì)的量平衡向正反應(yīng)方向移動,就可以增大H2S的

轉(zhuǎn)化率。實際上加入H2S,平衡正向移動,可以提高CO2的轉(zhuǎn)化率(因其總量未變),但是H2S的轉(zhuǎn)

化率會減小,因為平衡正向移動,生成物的濃度均增大,為使平衡常數(shù)保持不變,H2S的“余額”

增大。5.(2014課標(biāo)Ⅰ,28,15分,0.409)乙醇是重要的有機化工原料,可由乙烯氣相直接水合法或間接水

合法生產(chǎn)?；卮鹣铝袉栴}:(1)間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H),再水解生成乙醇。

寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。(2)已知:甲醇脫水反應(yīng)2CH3OH(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH1=-23.9kJ·mol-1甲醇制烯烴反應(yīng)2CH3OH(g)

C2H4(g)+2H2O(g)ΔH2=-29.1kJ·mol-1乙醇異構(gòu)化反應(yīng)C2H5OH(g)

CH3OCH3(g)ΔH3=+50.7kJ·mol-1則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)+H2O(g)

C2H5OH(g)的ΔH=

kJ·mol-1。與間接水合法相比,氣相直接水合法的優(yōu)點是

。(3)下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系(其中

O∶

H4=1∶1)。①列式計算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點的平衡常數(shù)Kp=

(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。②圖中壓強(p1、p2、p3、p4)的大小順序為

,理由是

。③氣相直接水合法常采用的工藝條件為:磷酸/硅藻土為催化劑,反應(yīng)溫度290℃、壓強6.9

MPa,

O∶

H4=0.6∶1。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%,若要進一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強外,還可以采取的措施有

、

。答案(1)C2H4+H2SO4

C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O

C2H5OH+H2SO4(2)-45.5污染小、腐蝕性小等(3)①

=

=

=0.07(MPa)-1②p1<p2<p3<p4反應(yīng)分子數(shù)減少,相同溫度下,壓強升高乙烯轉(zhuǎn)化率提高③將產(chǎn)物乙醇液化移去增加

O∶

H4比解析

(2)將題給反應(yīng)依次編號為①、②、③,反應(yīng)①減去反應(yīng)②再減去反應(yīng)③即得C2H4(g)+H2O(g)

C2H5OH(g),故ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3=-23.9kJ·mol-1-(-29.1kJ·mol-1)-(+50.7kJ·mol-1)=-45.5kJ·mol-1。與間接水合法相比,氣相直接水合法沒有使用濃硫酸,減輕了酸對設(shè)備的腐蝕,且

無酸性廢液產(chǎn)生,污染小。(3)②由題給曲線知,相同溫度、不同壓強下乙烯的轉(zhuǎn)化率大小是p4>p3>p2>p1,而C2H4(g)+H2O(g)

C2H5OH(g)為氣體分子數(shù)(總體積)減小的反應(yīng),壓強越高,C2H4轉(zhuǎn)化率越高,故壓強大小關(guān)系是p1<p2<p3<p4。③欲提高C2H4的轉(zhuǎn)化率,除增大壓強和降低溫度

外,還可使C2H5OH蒸氣液化而減少生成物濃度或增加

O∶

H4的比例,即增大H2O(g)的濃度。思路分析(1)效仿乙酸乙酯的水解反應(yīng)書寫硫酸氫乙酯的水解反應(yīng)。(2)利用蓋斯定律構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式并求焓變。(3)①利用三段法計算平衡分壓,代入Kp的表達式計算即可;②根據(jù)壓強對平衡移動的影響分析?？键c一化學(xué)反應(yīng)中能量變化的有關(guān)概念及計算1.(2018北京理綜,7,6分)我國科研人員提出了由CO2和CH4轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品CH3COOH的催

化反應(yīng)歷程。該歷程示意圖如下。下列說法不正確的是

()A.生成CH3COOH總反應(yīng)的原子利用率為100%B.CH4→CH3COOH過程中,有C—H鍵發(fā)生斷裂C.①→②放出能量并形成了C—C鍵B組自主命題·?。▍^(qū)、市）卷題組D.該催化劑可有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率答案

D本題考查能量變化、催化劑催化機理等知識。催化劑只影響化學(xué)反應(yīng)速率,不會

使化學(xué)平衡發(fā)生移動,故不會提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,D不正確。方法技巧認(rèn)真觀察示意圖,分清反應(yīng)物、中間產(chǎn)物和生成物,該題就不難作答。2.(2016江蘇單科,8,2分,★☆☆)通過以下反應(yīng)均可獲取H2。下列有關(guān)說法正確的是

()①太陽光催化分解水制氫:2H2O(l)

2H2(g)+O2(g)

ΔH1=571.6kJ·mol-1②焦炭與水反應(yīng)制氫:C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g)

ΔH2=131.3kJ·mol-1③甲烷與水反應(yīng)制氫:CH4(g)+H2O(g)

CO(g)+3H2(g)

ΔH3=206.1kJ·mol-1A.反應(yīng)①中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.反應(yīng)②為放熱反應(yīng)C.反應(yīng)③使用催化劑,ΔH3減小D.反應(yīng)CH4(g)

C(s)+2H2(g)的ΔH=74.8kJ·mol-1答案

DA項,反應(yīng)①中太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,故錯誤;B項,反應(yīng)②為吸熱反應(yīng),故錯誤;C項,使

用催化劑不能改變反應(yīng)的反應(yīng)熱(ΔH),故錯誤;D項,根據(jù)蓋斯定律,③-②可得CH4(g)

C(s)+2H2(g)

ΔH=74.8kJ·mol-1,故正確。3.(2015北京理綜,9,6分,★☆☆)最新報道:科學(xué)家首次用X射線激光技術(shù)觀察到CO與O在催化

劑表面形成化學(xué)鍵的過程。反應(yīng)過程的示意圖如下:

下列說法正確的是

()A.CO和O生成CO2是吸熱反應(yīng)B.在該過程中,CO斷鍵形成C和OC.CO和O生成了具有極性共價鍵的CO2D.狀態(tài)Ⅰ→狀態(tài)Ⅲ表示CO與O2反應(yīng)的過程答案

CA項,CO和O生成CO2是放熱反應(yīng);B項,觀察反應(yīng)過程的示意圖知,該過程中,CO中的

化學(xué)鍵沒有斷裂形成C和O;C項,圖中CO和O生成的CO2分子中含有極性共價鍵;D項,狀態(tài)Ⅰ→

狀態(tài)Ⅲ表示CO與O反應(yīng)的過程。4.(2014江蘇單科,11,4分,★☆☆)下列有關(guān)說法正確的是

()A.若在海輪外殼上附著一些銅塊,則可以減緩海輪外殼的腐蝕B.2NO(g)+2CO(g)

N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行,則該反應(yīng)的ΔH>0C.加熱0.1mol·L-1Na2CO3溶液,CO2-3的水解程度和溶液的pH均增大D.對于乙酸與乙醇的酯化反應(yīng)(ΔH<0),加入少量濃硫酸并加熱,該反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡常數(shù)

均增大答案

CA項,若在海輪外殼上附著一些銅塊,則Fe、Cu和海水構(gòu)成原電池,海輪外殼腐蝕更

快,A項錯誤;B項,該反應(yīng)是熵減的反應(yīng),ΔS<0,要在常溫下自發(fā)進行,則ΔH<0,B項錯誤;加熱會促

進CO2-3水解,c(OH-)增大,pH增大,C項正確;D項,酯化反應(yīng)是放熱反應(yīng),加熱會加快反應(yīng)速率,但

平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,D項錯誤。5.(2015安徽理綜,27,14分,★★☆)硼氫化鈉(NaBH4)在化工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。某研

究小組采用偏硼酸鈉(NaBO2)為主要原料制備NaBH4,其流程如下:

已知:NaBH4常溫下能與水反應(yīng),可溶于異丙胺(沸點:33℃)。(1)在第①步反應(yīng)加料之前,需要將反應(yīng)器加熱至100℃以上并通入氬氣,該操作的目的是

。原料中的金屬鈉通常保存在

中,實驗室取用少量金屬鈉需要

用到的實驗用品有

、

、玻璃片和小刀等。(2)請配平第①步反應(yīng)的化學(xué)方程式:NaBO2+

SiO2+

Na+

H2

NaBH4+

Na2SiO3(3)第②步分離采用的方法是

;第③步分出NaBH4并回收溶劑,采用的方法是

。(4)NaBH4(s)與H2O(l)反應(yīng)生成NaBO2(s)和H2(g)。在25℃、101kPa下,已知每消耗3.8gNaBH4

(s)放熱21.6kJ,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是

。答案(1)除去反應(yīng)器中的水蒸氣和空氣煤油鑷子濾紙(2)1NaBO2+2SiO2+4Na+2H2

1NaBH4+2Na2SiO3(3)過濾蒸餾(4)NaBH4(s)+2H2O(l)

NaBO2(s)+4H2(g)ΔH=-216.0kJ·mol-1解析(1)考慮到原料中的Na及H2會與空氣中O2反應(yīng),產(chǎn)物NaBH4會與水反應(yīng),故第①步反應(yīng)加

料之前應(yīng)先將反應(yīng)器加熱至100℃以上并通入氬氣,以除去反應(yīng)器中的空氣和水蒸氣。(2)運

用化合價升降法和觀察法,不難配平所給反應(yīng)的化學(xué)方程式。(3)由題給信息可知,欲分離

NaBH4和異丙胺可加熱蒸餾,餾分為異丙胺,留在蒸餾燒瓶中的是NaBH4固體。(4)依題意,反應(yīng)

NaBH4(s)+2H2O(l)

NaBO2(s)+4H2(g)的ΔH=-21.6kJ÷

=-216.0kJ·mol-1。6.(2014北京理綜,26,14分,★★☆)NH3經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到HNO3和NH4NO3,如下圖所示。

(1)Ⅰ中,NH3和O2在催化劑作用下反應(yīng),其化學(xué)方程式是

。(2)Ⅱ中,2NO(g)+O2(g)

2NO2(g)。在其他條件相同時,分別測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(p1、p2)下隨溫度變化的曲線(如圖)。①比較p1、p2的大小關(guān)系:

。②隨溫度升高,該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢是

。(3)Ⅲ中,降低溫度,將NO2(g)轉(zhuǎn)化為N2O4(l),再制備濃硝酸。①已知:2NO2(g)

N2O4(g)

ΔH12NO2(g)

N2O4(l)

ΔH2下列能量變化示意圖中,正確的是(選填字母)

。②N2O4與O2、H2O化合的化學(xué)方程式是

。(4)Ⅳ中,電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖所示。為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補

充物質(zhì)A。A是

,說明理由:

。答案(1)4NH3+5O2

4NO+6H2O(2)①p1<p2②減小(3)①A②2N2O4+O2+2H2O

4HNO3(4)NH3根據(jù)反應(yīng):8NO+7H2O

3NH4NO3+2HNO3,電解產(chǎn)生的HNO3多解析(1)NH3催化氧化生成NO,所以化學(xué)方程式為:4NH3+5O2

4NO+6H2O。(2)①采用“定一議二”的分析方法,在相同溫度的條件下,p1時NO平衡轉(zhuǎn)化率低,p2時NO平衡

轉(zhuǎn)化率高,由反應(yīng)特點知:p1<p2。②在相同壓強的條件下,NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而下降,所以溫度升高,平衡常數(shù)減小。(3)①降低溫度,NO2轉(zhuǎn)化成N2O4,所以ΔH1<0,ΔH2<0,再根據(jù)物質(zhì)(N2O4)的狀態(tài)可判斷出NO2轉(zhuǎn)化

成液態(tài)N2O4放熱更多。故選A。②N2O4與O2、H2O發(fā)生化合反應(yīng),產(chǎn)物應(yīng)為HNO3,所以反應(yīng)方程式為:2N2O4+O2+2H2O

4HNO3。(4)由圖示知,陰極反應(yīng)為NO+6H++5e-

N

+H2O,陽極反應(yīng)為NO+2H2O-3e-

N

+4H+,根據(jù)得失電子守恒可判斷出:當(dāng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相同時,陽極產(chǎn)生的N

的物質(zhì)的量多于陰極產(chǎn)生的N

的物質(zhì)的量,為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,可補充NH3?？键c二熱化學(xué)方程式的書寫及蓋斯定律7.(2017江蘇單科,8,2分)通過以下反應(yīng)可獲得新型能源二甲醚(CH3OCH3)。下列說法不正

的是

()①C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g)

ΔH1=akJ·mol-1②CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

ΔH2=bkJ·mol-1③CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH3=ckJ·mol-1④2CH3OH(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH4=dkJ·mol-1A.反應(yīng)①、②為反應(yīng)③提供原料氣B.反應(yīng)③也是CO2資源化利用的方法之一C.反應(yīng)CH3OH(g)

CH3OCH3(g)+

H2O(l)的ΔH=

kJ·mol-1D.反應(yīng)2CO(g)+4H2(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-1答案

C本題考查蓋斯定律相關(guān)計算等知識。結(jié)合題給信息,反應(yīng)①、②產(chǎn)生的H2和CO2可

以作為反應(yīng)③的原料,故A正確;反應(yīng)③產(chǎn)生了甲醇,是CO2資源化利用的一種方法,故B正確;根

據(jù)反應(yīng)④知,CH3OH(g)

CH3OCH3(g)+

H2O(g)的ΔH=

kJ·mol-1,但選項反應(yīng)中水為液態(tài),則ΔH不等于

kJ·mol-1,故C錯誤;根據(jù)蓋斯定律,②×2+③×2+④可得2CO(g)+4H2(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=(2b+2c+d)kJ·mol-1,故D正確。解題技巧

本題考查蓋斯定律的應(yīng)用,可以從以下方面應(yīng)對:1.掌握ΔH的比較。比較ΔH的相對大小時需考慮正、負(fù)號。放熱越多,ΔH越小;吸熱越多,ΔH

越大。2.掌握蓋斯定律在反應(yīng)熱大小比較中的應(yīng)用,要關(guān)注以下三方面:(1)同一反應(yīng),生成物的狀態(tài)不同,ΔH不同;(2)同一反應(yīng),反應(yīng)物的狀態(tài)不同,ΔH不同;(3)對不同反應(yīng),當(dāng)它們之間有關(guān)聯(lián)時,ΔH也有一定的關(guān)聯(lián)。8.(2015重慶理綜,6,6分,★☆☆)黑火藥是中國古代的四大發(fā)明之一,其爆炸的熱化學(xué)方程式為:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)

K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)

ΔH=xkJ·mol-1已知:碳的燃燒熱ΔH1=akJ·mol-1S(s)+2K(s)

K2S(s)

ΔH2=bkJ·mol-12K(s)+N2(g)+3O2(g)

2KNO3(s)

ΔH3=ckJ·mol-1則x為

()A.3a+b-cB.c-3a-bC.a+b-cD.c-a-b答案

A本題已知的三個熱化學(xué)方程式為:①C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH1=akJ·mol-1②S(s)+2K(s)

K2S(s)

ΔH2=bkJ·mol-1③2K(s)+N2(g)+3O2(g)

2KNO3(s)

ΔH3=ckJ·mol-1由蓋斯定律可推出,3×①+②-③可得熱化學(xué)方程式S(s)+2KNO3(s)+3C(s)

K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)

ΔH=xkJ·mol-1=(3a+b-c)kJ·mol-1,因此A項正確。9.(2014重慶理綜,6,6分,★★☆)已知:C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g)

ΔH=akJ·mol-12C(s)+O2(g)

2CO(g)

ΔH=-220kJ·mol-1H—H、O

O和O—H鍵的鍵能分別為436、496和462kJ·mol-1,則a為

()A.-332B.-118C.+350D.+130答案

D

按順序?qū)㈩}中兩個熱化學(xué)方程式編號為①和②,依據(jù)蓋斯定律,②-①×2得:2H2(g)+

O2(g)

2H2O(g)

ΔH=-(220+2a)kJ·mol-1,代入相關(guān)數(shù)據(jù)得:(2×436+496)-4×462=-(220+2a),解得a=+130,D項正確。10.(2014江蘇單科,10,2分,★☆☆)已知:C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH1CO2(g)+C(s)

2CO(g)

ΔH22CO(g)+O2(g)

2CO2(g)

ΔH34Fe(s)+3O2(g)

2Fe2O3(s)

ΔH43CO(g)+Fe2O3(s)

3CO2(g)+2Fe(s)

ΔH5下列關(guān)于上述反應(yīng)焓變的判斷正確的是

()A.ΔH1>0,ΔH3<0B.ΔH2>0,ΔH4>0C.ΔH1=ΔH2+ΔH3D.ΔH3=ΔH4+ΔH5

答案

C根據(jù)反應(yīng)的熱效應(yīng)可知:ΔH1<0、ΔH2>0、ΔH3<0、ΔH4<0,故A、B不正確;根據(jù)蓋斯

定律可得ΔH1=ΔH2+ΔH3,ΔH3=

ΔH4+

ΔH5,C項正確,D項錯誤。11.(2015四川理綜,11,16分,★★☆)為了保護環(huán)境,充分利用資源,某研究小組通過如下簡化流

程,將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以Fe2O3存在)轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4(反應(yīng)條件

略)。

活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O

15FeSO4+8H2SO4,不考慮其他反應(yīng)。請回答下列問題:(1)第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是

。(2)檢驗第Ⅱ步中Fe3+是否完全還原,應(yīng)選擇

(填字母編號)。A.KMnO4溶液B.K3[Fe(CN)6]溶液C.KSCN溶液(3)第Ⅲ步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5.2,此時Fe2+不

沉淀,濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是

。(4)FeSO4可轉(zhuǎn)化為FeCO3,FeCO3在空氣中加熱反應(yīng)可制得鐵系氧化物材料。已知25℃,101kPa時:4Fe(s)+3O2(g)

2Fe2O3(s)

ΔH=-1648kJ/molC(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH=-393kJ/mol2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)

2FeCO3(s)ΔH=-1480kJ/molFeCO3在空氣中加熱反應(yīng)生成Fe2O3的熱化學(xué)方程式是

。(5)FeSO4在一定條件下可制得FeS2(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池,

電池放電時的總反應(yīng)為4Li+FeS2

Fe+2Li2S,正極反應(yīng)式是

。(6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量為50%。將akg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到ckg燒

渣中浸取,鐵的浸取率為96%,其他雜質(zhì)浸出消耗的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程,第Ⅲ步應(yīng)加入FeCO3

kg。答案(1)Fe2O3+6H+

2Fe3++3H2O(2)C(3)Fe2+被氧化為Fe3+,Fe3+水解產(chǎn)生H+(4)4FeCO3(s)+O2(g)

2Fe2O3(s)+4CO2(g)

ΔH=-260kJ/mol(5)FeS2+4Li++4e-

Fe+2Li2S或FeS2+4e-

Fe+2S2-(6)0.0118ab-0.646c或

-

解析(1)稀硫酸與Fe2O3發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),離子方程式為Fe2O3+6H+

2Fe3++3H2O。(2)檢驗Fe3+是否完全還原,只需要檢驗溶液中是否有Fe3+即可,常選擇試劑KSCN溶液,滴入KSCN溶液

后若無現(xiàn)象,證明Fe3+已完全還原;若溶液變紅,說明Fe3+未完全還原。(3)通入空氣后,空氣中

的O2將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+,Fe3+易發(fā)生水解產(chǎn)生H+,使溶液的pH降低。(4)由反應(yīng):①4Fe

(s)+3O2(g)

2Fe2O3(s)

ΔH=-1648kJ/mol,②C(s)+O2(g)

CO2(g)

ΔH=-393kJ/mol,③2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)

2FeCO3(s)

ΔH=-1480kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律可知,①+②×4-③×2可得:4FeCO3(s)+O2(g)

2Fe2O3(s)+4CO2(g)

ΔH=-260kJ/mol。(5)由電池放電時的總反應(yīng)4Li+FeS2

Fe+2Li2S可知,Li作負(fù)極,FeS2在正極得到電子,正極反應(yīng)式是FeS2+4e-

Fe+2S2-或FeS2+4Li++4e-

Fe+2Li2S。(6)依據(jù)題意知,硫鐵礦燒渣中加H2SO4浸取后濾液中含有n(Fe3+)=

mol=6cmol;浸取燒渣中Fe2O3時消耗n(H2SO4)=

n(Fe3+)=

×6cmol=9c

mol;浸取液中加入活化硫鐵礦還原Fe3+過程中生成n(H2SO4)=

n(Fe3+)=

×6cmol=3.43c

mol;加入FeCO3調(diào)pH時,發(fā)生反應(yīng):FeCO3+H2SO4

FeSO4+H2O+CO2↑,故n(FeCO3)=n(H2SO4)=

mol-9cmol+3.43cmol=(0.102ab-5.57c)mol,即m(FeCO3)=(0.102ab-5.57c)mol×116g·mol-1=(11.8ab-646c)g=(0.0118ab-0.646c)kg?？键c一化學(xué)反應(yīng)中能量變化的有關(guān)概念及計算1.(2013北京理綜,6,6分,★☆☆)下列設(shè)備工作時,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的是

()ABCD

硅太陽能電池鋰離子電池太陽能集熱器燃?xì)庠頒組

教師專用題組答案

D硅太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,A項錯誤;鋰離子電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)

化為電能的裝置,B項錯誤;太陽能集熱器是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置,C項錯誤;燃?xì)馔ㄟ^燃

氣灶發(fā)生燃燒反應(yīng),如CH4+2O2

CO2+2H2O,實現(xiàn)了化學(xué)能到熱能的轉(zhuǎn)化,D項正確。2.(2013山東理綜,12,4分)對于反應(yīng)CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

ΔH<0,在其他條件不變的情況下

()A.加入催化劑,改變了反應(yīng)的途徑,反應(yīng)的ΔH也隨之改變B.改變壓強,平衡不發(fā)生移動,反應(yīng)放出的熱量不變C.升高溫度,反應(yīng)速率加快,反應(yīng)放出的熱量不變D.若在原電池中進行,反應(yīng)放出的熱量不變答案

B

ΔH的大小取決于反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài),與反應(yīng)途徑無關(guān),A項錯誤;升高溫度,平衡逆向

移動,反應(yīng)放出的熱量減少,C項錯誤;若反應(yīng)在原電池中進行,化學(xué)能會轉(zhuǎn)化為電能,D項錯誤。3.(2013重慶理綜,6,6分,★★☆)已知:P4(g)+6Cl2(g)

4PCl3(g)

ΔH=akJ·mol-1,P4(g)+10Cl2(g)

4PCl5(g)

ΔH=bkJ·mol-1,P4具有正四面體結(jié)構(gòu),PCl5中P—Cl鍵的鍵能為ckJ·mol-1,PCl3中P—Cl鍵的鍵能為1.2ckJ·mol-1。下列敘述正確的是

()A.P—P鍵的鍵能大于P—Cl鍵的鍵能B.可求Cl2(g)+PCl3(g)

PCl5(s)的反應(yīng)熱ΔHC.Cl—Cl鍵的鍵能為(b-a+5.6c)/4kJ·mol-1D.P—P鍵的鍵能為(5a-3b+12c)/8kJ·mol-1答案

CP原子半徑大于Cl原子半徑,P—P鍵鍵長大于P—Cl鍵,故P—P鍵鍵能小于P—Cl鍵

鍵能,A項錯誤;設(shè)P4(g)+6Cl2(g)

4PCl3(g)

ΔH=akJ·mol-1……①,P4(g)+10Cl2(g)

4PCl5(g)

ΔH=bkJ·mol-1……②,利用蓋斯定律

(②-①)可得Cl2(g)+PCl3(g)

PCl5(g)的ΔH,B項錯誤;Cl2(g)+PCl3(g)

PCl5(g)

ΔH=

(b-a)kJ·mol-1,根據(jù)ΔH=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能,設(shè)Cl—Cl鍵鍵能為xkJ·mol-1,則:x+3×1.2c-5c=

(b-a),x=

(b-a+5.6c),C正確;①×5-②×3得2P4(g)+12PCl5(g)

20PCl3(g)

ΔH=(5a-3b)kJ·mol-1,設(shè)P—P鍵鍵能為ykJ·mol-1,則:12y+60c-72c=5a-3b,y=

(5a-3b+12c),D項錯誤。4.(2013福建理綜,11,6分,★★☆)某科學(xué)家利用二氧化鈰(CeO2)在太陽能作用下將H2O、CO2轉(zhuǎn)

變?yōu)镠2、CO。其過程如下:mCeO2

(m-x)CeO2·xCe+xO2(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2

mCeO2+xH2+xCO下列說法不正

的是

()A.該過程中CeO2沒有消耗B.該過程實現(xiàn)了太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化C.右圖中ΔH1=ΔH2+ΔH3D.以CO和O2構(gòu)成的堿性燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為CO+4OH--2e-

CO2-3+2H2O答案

C由題給方程式加和可得總反應(yīng)方程式:H2O+CO2

H2+CO+O2,則該過程是在CeO2作催化劑、太陽提供能量的情況下完成的,故A、B正確。C項,根據(jù)蓋斯定律,應(yīng)為ΔH1=-ΔH2-

ΔH3,錯誤。評析本題考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,涉及熱化學(xué)、電化學(xué)、蓋斯定律等知識,難度中等偏

上?？键c二熱化學(xué)方程式的書寫及蓋斯定律5.(2013課標(biāo)Ⅱ,12,6分,0.73)在1200℃時,天然氣脫硫工藝中會發(fā)生下列反應(yīng)H2S(g)+

O2(g)

SO2(g)+H2O(g)

ΔH12H2S(g)+SO2(g)

S2(g)+2H2O(g)

ΔH2H2S(g)+

O2(g)

S(g)+H2O(g)

ΔH32S(g)

S2(g)

ΔH4則ΔH4的正確表達式為

()A.ΔH4=

(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)B.ΔH4=

(3ΔH3-ΔH1-ΔH2)C.ΔH4=

(ΔH1+ΔH2-3ΔH3)D.ΔH4=

(ΔH1-ΔH2-3ΔH3)答案

A將前三個熱化學(xué)方程式依次編號為①、②、③,根據(jù)蓋斯定律,①×

+②×

-③×2得2S(g)

S2(g)

ΔH4=

ΔH1+

ΔH2-2ΔH3,即A項正確。思路分析根據(jù)蓋斯定律導(dǎo)出ΔH4與ΔH1、ΔH2、ΔH3的關(guān)系,即可對各選項作出判斷。知識拓展硫蒸氣中存在S8、S6、S4、S2等多種分子,1000℃左右時,主要以S2形式存在。6.(2013課標(biāo)Ⅰ,28,15分,0.324)二甲醚(CH3OCH3)是無色氣體,可作為一種新型能源。由合成氣

(組成為H2、CO和少量的CO2)直接制備二甲醚,其中的主要過程包括以下四個反應(yīng):甲醇合成反應(yīng):(ⅰ)CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g)

ΔH1=-90.1kJ·mol-1(ⅱ)CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-49.0kJ·mol-1水煤氣變換反應(yīng):(ⅲ)CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.1kJ·mol-1二甲醚合成反應(yīng):(ⅳ)2CH3OH(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH4=-24.5kJ·mol-1回答下列問題:度Al2O3的主要工藝流程是

(以化學(xué)方程式表示)。(2)分析二甲醚合成反應(yīng)(ⅳ)對于CO轉(zhuǎn)化率的影響

。(3)由H2和CO直接制備二甲醚(另一產(chǎn)物為水蒸氣)的熱化學(xué)方程式為

。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理,分析增加壓強對直接制備二甲醚反應(yīng)

的影響

。(4)有研究者在催化劑(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、壓強為5.0MPa的條件下,由H2和CO直接制備

二甲醚,結(jié)果如下圖所示。其中CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低的原因是

。(1)Al2O3是合成氣直接制備二甲醚反應(yīng)催化劑的主要成分之一。工業(yè)上從鋁土礦制備較高純

(5)二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點,其能量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93

kW·h·kg-1)。若電解質(zhì)為酸性,二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為

,一個二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化,可以產(chǎn)生

個電子的電量;該電池的理論

輸出電壓為1.20V,能量密度E=

(列式計算。

能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量,1kW·h=3.6×106J)。答案(1)Al2O3(鋁土礦)+2NaOH+3H2O

2NaAl(OH)4、NaAl(OH)4+CO2

Al(OH)3↓+NaHCO3、2Al(OH)3

Al2O3+3H2O(2)消耗甲醇,促進甲醇合成反應(yīng)(ⅰ)平衡右移,CO轉(zhuǎn)化率增大;生成的H2O,通過水煤氣變換反

應(yīng)(ⅲ)消耗部分CO(3)2CO(g)+4H2(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH=-204.7kJ·mol-1該反應(yīng)分子數(shù)減少,壓強升高使平衡右移,CO和H2轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3產(chǎn)率增加。壓強升高

使CO和H2濃度增加,反應(yīng)速率增大(4)反應(yīng)放熱,溫度升高,平衡左移(5)CH3OCH3+3H2O-12e-

2CO2+12H+12

÷(3.6×106J·kW-1·h-1)=8.39kW·h·kg-1解析(2)反應(yīng)(ⅳ)消耗甲醇,減小了甲醇的濃度,反應(yīng)(ⅰ)平衡右移,CO轉(zhuǎn)化率增大;另外反應(yīng)

(ⅳ)生成的H2O通過反應(yīng)(ⅲ)也會消耗部分CO。(3)(ⅰ)式×2+(ⅳ)式即得:2CO(g)+4H2(g)

CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH=-204.7kJ·mol-1。增大壓強對該反應(yīng)的影響是:①反應(yīng)速率增大;②

平衡右移,CO和H2的轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3的產(chǎn)率增加。(4)升高溫度CO的轉(zhuǎn)化率降低的原因

是正反應(yīng)放熱,升高溫度,平衡左移。(5)碳元素由-2價升高到+4價,故一個二甲醚分子失去的電

子數(shù)為2×[(+4)-(-2)]=12,燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為CH3OCH3+3H2O-12e-

2CO2+12H+。根據(jù)題給能量密度的計算公式可列式計算出二甲醚直接燃料電池的能量密度。審題技巧(2)中分析二甲醚合成反應(yīng)(ⅳ)對CO轉(zhuǎn)化率的影響時,要注意CO參與了兩個反應(yīng),

都要考慮;(3)中分析壓強對反應(yīng)的影響時,要從速率和平衡兩個方面考慮;從題中各設(shè)問的敘

述中要能分析出題干中所給的四個反應(yīng)均應(yīng)是可逆反應(yīng)。知識拓展鋁土礦,又稱鋁礬土或礬土,主要成分是Al2O3。工業(yè)上從鋁土礦提純高純度Al2O3

的流程是:用NaOH溶液溶解鋁土礦,然后過濾,在濾液中通入過量的CO2,得到Al(OH)3,然后高

溫煅燒Al(OH)3,即可得到高純度的Al2O3。7.(2013天津理綜,10,14分,★★☆)某市對大氣進行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)該市首要污染物為可吸入顆粒物

PM2.5(直徑小于等于2.5μm的懸浮顆粒物),其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。因此,對PM2.

5、SO2、NOx等進行研究具有重要意義。請回答下列問題:(1)將PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣。若測得該試樣所含水溶性無機離子的化學(xué)組分及其平均濃度如下表:離子K+Na+N?SO2-4N?Cl-濃度/mol·L-14×10-66×10-62×10-54×10-53×10-52×10-5根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷PM2.5的酸堿性為

,試樣的pH=

。(2)為減少SO2的排放,常采取的措施有:①將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料已知:H2(g)+

O2(g)

H2O(g)

ΔH=-241.8kJ·mol-1C(s)+

O2(g)

CO(g)

ΔH=-110.5kJ·mol-1寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

。②洗滌含SO2的煙氣。以下物質(zhì)可作洗滌劑的是

。a.Ca(OH)2b.Na2CO3c.CaCl2d.NaHSO3(3)汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉(zhuǎn)化①已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為:N2(g)+O2(g)

2NO(g)

ΔH>0若1mol空氣含0.8molN2和0.2molO2,1300℃時在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達到平衡,測得NO為8×10-

4mol。計算該溫度下的平衡常數(shù)K=

。汽車啟動后,汽缸溫度越高,單位時間內(nèi)NO排放量越大,原因是

。②汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO,有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO:2CO(g)

2C(s)+O2(g)已知該反應(yīng)的ΔH>0,簡述該設(shè)想能否實現(xiàn)的依據(jù):

。③目前,在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染,其化學(xué)反應(yīng)方程式為

。答案(共14分)(1)酸性4(2)①C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g)

ΔH=+131.3kJ·mol-1②a、b(3)①4×10-6溫度升高,反應(yīng)速率加快,平衡右移②該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng),任何溫度下均不自發(fā)進行③2CO+2NO

2CO2+N2

解析(1)由表中數(shù)據(jù)可知試樣為酸性,根據(jù)電荷守恒可以得到等式:c(K+)+c(N

)+c(Na+)+c(H+)=2c(SO2-4)+c(N

)+c(Cl-)+c(OH-)。由于試樣為酸性,故c(OH-)可以忽略不計,則c(H+)=1×10-4mol·L-1,故pH=4。(3)①N2+O2

2NOn起(mol)0.80.20n轉(zhuǎn)(mol)4×10-44×10-48×10-4n平(mol)(0.8-4×10-4)(0.2-4×10-4)8×10-4K=

=

≈

=4×10-6。8.(2014大綱全國,28,15分,★★★)化合物AX3和單質(zhì)X2在一定條件下反應(yīng)可生成化合物AX5。

回答下列問題:(1)已知AX3的熔點和沸點分別為-93.6℃和76℃,AX5的熔點為167℃。室溫時AX3與氣體X2反

應(yīng)生成1molAX5,放出熱量123.8kJ。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。(2)反應(yīng)AX3(g)+X2(g)

AX5(g)在容積為10L的密閉容器中進行。起始時AX3和X2均為0.2mol。反應(yīng)在不同條件下進行,反應(yīng)體系總壓強隨時間的變化如圖所示。①列式計算實驗a從反應(yīng)開始至達到平衡時的反應(yīng)速率v(AX5)=

。②圖中3組實驗從反應(yīng)開始至達到平衡時的反應(yīng)速率v(AX5)由大到小的次序為

(填

實驗序號);與實驗a相比,其他兩組改變的實驗條件及判斷依據(jù)是:b

、c

。③用p0表示開始時總壓強,p表示平衡時總壓強,α表示AX3的平衡轉(zhuǎn)化率,則α的表達式為

;實驗a和c的平衡轉(zhuǎn)化率:αa為

、αc為

。答案(1)AX3(l)+X2(g)

AX5(s)

ΔH=-123.8kJ·mol-1(2)①

=1.7×10-4mol·L-1·min-1②bca加入催化劑。反應(yīng)速率加快,但平衡點沒有改變溫度升高。反應(yīng)速率加快,但平衡

點向逆反應(yīng)方向移動(或反應(yīng)容器的容積和起始物質(zhì)的量未改變,但起始總壓強增大)③α=2(1-

)50%40%解析(1)由題意知,室溫時,AX3是液體,AX5是固體,所以熱化學(xué)方程式為AX3(l)+X2(g)

AX5(s)

ΔH=-123.8kJ·mol-1。(2)①開始時n0=0.4mol,總壓強為160kPa,平衡時總壓強為120kPa,設(shè)平衡時的總物質(zhì)的量為n,

則

=

,n=0.4mol×

=0.3mol。AX3(g)+X2(g)

AX5(g)起始量/mol:0.20.20平衡量/mol:0.2-x0.2-x

x(0.2-x)+(0.2-x)+x=0.3,x=0.1,v(AX5)=

=1.7×10-4mol·L-1·min-1。③AX3(g)+X2(g)

AX5(g)初始0.2mol0.2mol0變化

xmol

xmol

xmol平衡(0.2-x)mol(0.2-x)mol

xmol

=

=

,解得x=

所以α=

=2(1-

);把實驗a、c起始與平衡時對應(yīng)的壓強代入上式,解得:實驗a的轉(zhuǎn)化率αa=2×(1-

)=50%,實驗c的轉(zhuǎn)化率αc=2×(1-

)=40%。評析本題以化學(xué)平衡為載體,考查了熱化學(xué)方程式的書寫,化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、轉(zhuǎn)化

率的計算等。綜合性較強,難度適中。9.(2013北京理綜,26,14分,★★☆)NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。(1)NOx能形成酸雨,寫出NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的化學(xué)方程式:

。(2)汽車發(fā)動機工作時會引發(fā)N2和O2反應(yīng),其能量變化示意圖如下:

①寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:

。②隨溫度升高,該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)的變化趨勢是

。(3)在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器,可有效降低NOx的排放。①當(dāng)尾氣中空氣不足時,NOx在催化轉(zhuǎn)化器中被還原成N2排出。寫出NO被CO還原的化學(xué)方程

式:

。②當(dāng)尾氣中空氣過量時,催化轉(zhuǎn)化器中的金屬氧化物吸收NOx生成鹽。其吸收能力順序如下:1

2MgO<20CaO<38SrO<56BaO。原因是

,元素的金屬性逐漸增強,金屬氧化物對NOx的吸收能力逐漸增強。(4)通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量,其工作原理示意圖如下:

①Pt電極上發(fā)生的是

反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。②寫出NiO電極的電極反應(yīng)式:

。答案(1)3NO2+H2O

2HNO3+NO(2)①N2(g)+O2(g)

2NO(g)

ΔH=+183kJ·mol-1②增大(3)①2CO+2NO

N2+2CO2②根據(jù)Mg、Ca、Sr和Ba的質(zhì)子數(shù),得知它們均為ⅡA族元素。同一主族的元素,從上到下,原

子半徑逐漸增大(4)①還原②NO+O2--2e-

NO2

解析(2)①由題干信息可知:N2(g)

2N(g)

ΔH1=+945kJ·mol-1,O2(g)

2O(g)

ΔH2=+498kJ·mol-1,2N(g)+2O(g)

2NO(g)

ΔH3=-1260kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律可得:N2(g)+O2(g)

2NO(g)

ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=+183kJ·mol-1。(3)②根據(jù)各元素的質(zhì)子數(shù)結(jié)合每一周期容納的元素種數(shù)可推出Mg、Ca、Sr、Ba都為ⅡA族

元素,它們分別位于三、四、五、六周期,同一主族元素,從上到下,原子半徑依次增大,金屬性

逐漸增強。(4)①由題圖提供的信息可知Pt電極上O2得電子,發(fā)生還原反應(yīng):O2+4e-

2O2-。②在NiO電極上NO被氧化成NO2:NO+O2--2e-

NO2。10.(2014廣東理綜,31,16分,★★☆)用CaSO4代替O2與燃料CO反應(yīng),既可提高燃燒效率,又能得

到高純CO2,是一種高效、清潔、經(jīng)濟的新型燃燒技術(shù),反應(yīng)①為主反應(yīng),反應(yīng)②和③為副反

應(yīng)。①1/4CaSO4(s)+CO(g)

1/4CaS(s)+CO2(g)

ΔH1=-47.3kJ·mol-1②CaSO4(s)+CO(g)

CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)ΔH2=+210.5kJ·mol-1③CO(g)