盖斯定律及其应用 知识点题库

在25℃101kPa下,①2Na(s)+ O2(g)═Na2O(s)△H1=﹣414kJ/mol,

②2Na(s)+O2(g)═Na2O2(s)△H2=﹣511kJ/mol,

下列说法正确的是(   )

A . ①和②产物的阴阳离子个数比不相等 B . ①和②生成等物质的量的产物,转移电子数不同 C . 常温下Na与足量O2反应生成Na20,随温度升高生成Na20的速率逐渐加快 D . 25℃101kPa下,Na202(s)+2Na(s)═2Na20(s)△H=﹣317kJ/mol
下列变化不能用勒夏特列原理解释的是(   )
A . 工业合成氨的反应,往往需要使用催化剂 B . 工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气,以提高二氧化硫的转化率 C . Fe(SCN)3溶液中加入少量固体KSCN后颜色变深 D . 实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气
氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点.
  1. (1) 以CO2与NH3为原料合成化肥尿素的主要反应如下:

    ①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s);△H=﹣159.47kJ•mol1

    ②NH2CO2NH4(s)=CO(NH22(s)+H2O(g);△H=a kJ•mol1

    ③2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(g);△H=﹣86.98kJ•mol1

    则a为

  2. (2) 反应2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH22(l)+H2O(g) 在合成塔中进行.图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[ ]和水碳比[ ]投料时二氧化碳转化率的情况.

    ①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为:A.0.6~0.7       B.1~1.1     C.1.5~1.61

    生产中应选用水碳比的数值为(选填序号).

    ②生产中氨碳比宜控制在4.0左右,而不是4.5的原因可能是

  3. (3) 尿素可用于湿法烟气脱氮工艺,其反应原理为:

    NO+NO2+H2O=2HNO2      2HNO2+CO(NH22=2N2↑+CO2↑+3H2O.

    ①当烟气中NO、NO2按上述反应中系数比时脱氮效果最佳.若烟气中V(NO):V(NO2)=5:1时,可通入一定量的空气,同温同压下,V(空气):V(NO)=(空气中氧气的体积含量大约为20%).

    ②图2是尿素含量对脱氮效率的影响,从经济因素上考虑,一般选择尿素浓度约为 %.

  4. (4) 图3表示使用新型电极材料,以N2、H2为电极反应物,以HCl﹣NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量,同时又能实现氮固定的新型燃料电池.请写出该电池的正极反应式.生产中可分离出的物质A的化学式为
肼(N2H4)又称联氨,广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池,NO2的二聚体N2O4则是火箭中常用氧化剂.试回答下列问题

  1. (1) 肼燃料电池原理如图所示,N2H4通入的一极应为电池的极(填“正”或“负”).
  2. (2) 火箭常用N2O4作氧化剂,肼作燃料,已知:

    N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=﹣67.7kJ•mol1

    N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=﹣534.0kJ•mol1

    2NO2(g)⇌N2O4(g)△H=﹣52.7kJ•mol1

    试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式

  3. (3) 联氨的工业生产常用氨和次氯酸钠为原料获得,也可用尿素[CO(NH22]和次氯酸钠﹣氢氧化钠溶液反应获得,请写出尿素法反应的离子方程式为
下列有关反应原理的说法正确的是(   )
A . 放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率 B . 化学反应速率越快可逆反应正向进行的程度越大 C . 纯银器表面在空气中因发生电化学腐蚀生成Ag2O而变暗 D . 应用盖斯定律可计算某些难以直接测量的反应的焓变
丙烯酸乙酯(简称EA)在精细化T领域应用广泛,可由乙炔、一氧化碳和乙醇合成,该方法称为乙炔羰基化法。
  1. (1) 以NiBr2为催化剂,在一定条件下发生以下反应

    NiBr2(l)+CO(g)  Br2NiCO(l)  △H1=+165.4kJ/mol;

    Br2NiCO(l)+CH3CH2OH(l)+C2H2(g) NiBr2(l)+CH2=CHCOOC2H5(l) △H2=-385.6 kJ/mol;

    Br2NiCO(l)+3CO(g)  Ni(CO)4(l)+ Br2(l) △H3=-451.7kJ/mol;

    请写出乙炔羰基化法合成EA的热化学方程式因存在副反应,为提高EA的产率,应适当(填“增大”或“减小”)一氧化碳与乙炔的物质的量之比。

  2. (2) 在一定条件下,向反应釜中加入的乙醇1.55mol、乙炔0.52mol、一氧化碳和催化剂进行反应,反应30min时,乙炔的转化率为59%,前30min乙炔的平均反应速率为mol/min。欲使前期反应速率提高,应采取的措施是
  3. (3) 乙炔羰基化反应达到平衡时总压强为5.5Mp,乙炔的平衡转化率与温度的关系如图所示[其中n(乙炔):n(CO):(乙醇)=1:1:1)]

    忽略副反应的影响计算该反应在图中M点的平衡常数Kp=__(用平衡分压代替平衡浓度计算,P分压=P总压×气体物质的量分数)。

  4. (4) 下图为EA产率与反应压强的关系,图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其升高的原因是

  5. (5) 可利用铁作电极、过硫酸铵[(NH4)2S2O8]作为引发剂,通过电化学方法利用EA制备聚丙烯酸乙酯。电解时,铁电极产生的Fe2+与溶液中的S2O82-发生氧化还原反应生成自由基SO4-·,引发聚合,形成聚丙烯酸乙酯。写出产生自由基SO4-·的离子方程式
氨、尿素[CO(NH2)2]都是氮的重要化合物,在工农业生产中应用广泛。
  1. (1) 已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1

    ①取1molN2(g)和3molH2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量92.2kJ(填“>”、“=”或“<”),原因是

    ②使用催化剂,该反应△H(填“变大”“变小”或“不变”)。

    ③已知:分别破坏1molN≡N键、1molH-H键需要吸收的能量为:946kJ、436kJ,则破坏1molN-H键需要吸收的能量为kJ.

  2. (2) 以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知:

    Ⅰ.2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H=﹣159.5kJ/mol

    Ⅱ.NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ/mol

    Ⅲ.H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol

    ①写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式

    ②化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电,尿素燃料电池结构如图所示:

    图片_x0020_311329585

    回答下列问题:

    电池中的负极为(填“甲”或“乙”),甲的电极反应式为

    电池工作时,理论上每净化1mol尿素,消耗O2的体积(标准状况下)约为L。

N2和H2合成NH3的能量变化如图所示,该反应的热化学方程式是(    )

图片_x0020_100009

A . N2(g)+3H2(g)=2NH3(l)       ΔH=2(a-b-c)kJ·mol-1 B . N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)       ΔH=2(b-a)kJ·mol-1 C . N2(g)+ H2(g)=NH3(l)    ΔH=(b+c-a)kJ·mol-1 D . N2(g)+ H2(g)=NH3(g)    ΔH=(a+b)kJ·mol-1
氮的重要化合物如氨(NH3)、肼(N2H4)等,在生产、生活中具有重要作用。
  1. (1) 已知200℃时,反应Ⅰ:

    反应Ⅱ:

    写出200℃时,肼分解为氮气和氢气的热化学方程式:

  2. (2) 氨催化分解既可防治氨气污染,又能得到氢能源,得到广泛研究。在Co—Al催化剂体系中,压强 下氨气以一定流速通过反应器,得到不同催化剂下氨气转化率随温度变化曲线如图,活化能最小的催化剂为。同一催化剂下,温度高时NH3的转化率接近平衡转化率的原因是。如果增大气体流速,则 点对应的点可能为(填“a、c、d、e、f”)。

    图片_x0020_100023

  3. (3) 氨硼烷(NH3∙BH3)是氮和硼的氢化物,易溶于水,易燃。氨硼烷(NH3∙BH3)电池可在常温下工作,装置如图所示,电池反应为NH3∙BH3+3H2O2 =NH4BO2+4H2O。已知H2O2足量,未加入氨硼烷之前,两极室质量相等。

    图片_x0020_100024

    ①负极电极反应式为

    ②工作足够长时间后,若左右两极质量差为3.8g,则电路中转移电子的物质的量为

          
  1. (1) 煤气化制合成气(CO和H2)

    已知:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)ΔH2=131.3kJ·mol−1

    C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)ΔH2=90kJ·mol−1

    则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是

  2. (2) 由合成气制甲醇

    合成气CO和H2在一定条件下能发生反应:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH<0。

    ①在容积均为VL的甲、乙、丙、丁四个密闭容器中分别充入amolCO和2amolH2 , 四个容器的反应温度分别为T1、T2、T3、T4且恒定不变。在其他条件相同的情况下,实验测得反应进行到tmin时H2的体积分数如图所示,则T3温度下的化学平衡常数为(用a、V表示)

    图片_x0020_1508838828

    ②图反映的是在T3温度下,反应进行tmin后甲醇的体积分数与反应物初始投料比 的关系,请画出T4温度下的变化趋势曲线。

    图片_x0020_100028

    ③在实际工业生产中,为测定恒温恒压条件下反应是否达到平衡状态,可作为判断依据的是

    A.容器内气体密度保持不变    B.CO 的体积分数保持不变

    C.气体的平均相对分子质量保持不变    D.c(H2)=2c(CH3OH)

  3. (3) 由甲醇制烯烃

    主反应:2CH3OH C2H4+2H2O    i;

    3CH3OH C3H6+3H2O    ii

    副反应:2CH3OH CH3OCH3+H2O    iii

    某实验室控制反应温度为400℃,在相同的反应体系中分别填装等量的两种催化剂(Cat.1和Cat.2),以恒定的流速通入CH3OH,在相同的压强下进行甲醇制烯烃的对比研究,得到如下实验数据(选择性:转化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)

    图片_x0020_100032 图片_x0020_100033

    由图像可知,使用Cat.2反应2h后甲醇的转化率与乙烯和丙烯的选择性均明显下降,可能的原因是(结合碰撞理论解释)

运用化学反应原理研究碳、氮的化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
  1. (1) Ⅰ.治金工业、硝酸工业的废气废液中含氮化合物污染严重,必须处理达标后才能排放,用活性炭处理工厂尾气中的氮氧化物。

    已知:①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l)        △ H1=a  kJ·mol-1

    ②4NH3 (g)+3O2 (g)=2N2 (g)+66H2O(l)        △ H2=b  kJ·mol-1

    ③C(s)+O2(g)=CO2(g)                 △ H3=c  kJ·mol-1

    则反应 的△H=kJ·mol-1(用a、b、c表示)。

  2. (2) 在容积不变的密闭容器中,一定量的NO与足量的C发生反应:C(s)+2NO(g) ⇌N2(g)+CO2(g) △H =Q kJ·mol-1 , 平衡时c(NO)与温度T的关系如图1所示,下列说法正确的是________________(填字母序号)

    A . 其他条件不变,容器内压强不再改变时,反应达到平衡状态 B . 温度为T2时,若反应体系处于状态D,则此时vv C . 该反应的Q>0,T1T2T3对应的平衡常数:K1K2K3 D . 若状态B、C、D体系的压强分别为p(B)、p(C)、p(D),则p(D)=p(C)>p(B)
  3. (3) 已知某温度时,反应 的平衡常数K= ,在该温度下的2L密闭容器中投入足量的活性炭和2.0 mol NO发生反应,t1时刻达到平衡,请在图2中画出反应过程中c(NO)随时间的变化曲线
  4. (4) Ⅱ.汽车尾气脱硝脱碳主要原理为:

    该反应在(填“低温”或“高温”)下可自发反应。

  5. (5) 一定条件下的密闭容器中,充入10 mol CO和8 mol NO,发生上述反应,如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。

    ①该反应达到平衡后,为提高反应速率同时提高NO的转化率,可采取的措施有(填字母序号)。

    a.缩小容器的体积        b.改用高效催化剂

    c.升高温度            d.增加CO的浓度

    ②压强恒定为10 MPa、温度恒定为T1的条件下,反应进行到30 min达到平衡状态,该温度下平衡常数Kp=(压强以MPa为单位进行计算,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数;结果保留两位有效数字)。

燃煤电厂锅炉尾气中含有氮氧化物(主要成分NO),可通过主反应4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1627.7kJ·mol−1除去。温度高于300℃时会发生副反应:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-904.74kJ·mol−1.在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下,反应相同时间,NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法一定正确的是(   )

A . 升高温度、增大压强均可提高主反应中NO的平衡转化率 B . N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=-180.74kJ·mol−1 C . 图中X点所示条件下,反应时间足够长,NO的转化率能达到Y点的值 D . 图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是主反应的平衡逆向移动
已知:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)  ΔH=+571.6 kJ·mol-1。以太阳能为热源分解Fe3O4 , 经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的图示与过程如下:

过程Ⅰ:……

过程Ⅱ:3FeO(s)+H2O(l)=H2(g)+Fe3O4(s)    ΔH=+129.2 kJ·mol1

下列说法正确的是(   )

A . 该过程能量转化形式是太阳能→化学能→热能 B . 过程Ⅰ热化学方程式为:Fe3O4(s)=3FeO(s)+ O2(g)  ΔH=﹣156.6 kJ·mol1 C . 氢气的摩尔燃烧焓为ΔH=﹣285.8 kJ·mol1 D . 铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点
已知:①H2O(g)=H2O(l)  ΔH1=-Q1kJ·mol-1(Q1>0)

②C2H5OH(g)=C2H5OH(l)  ΔH2=-Q2kJ·mol-1(Q2>0)

③C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g)  ΔH3=-Q3kJ·mol-1(Q3>0)

若使23 g液态乙醇完全燃烧,最后恢复到室温,则放出的热量(kJ)为(   )

A . Q1Q2Q3 B . 0.5(Q1Q2Q3) C . 0.5Q1-1.5Q2+0.5Q3 D . 1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3
依据图示关系,下列说法错误的是(   )

A . 石墨燃烧是放热反应 B . 1molC(石墨)和1molCO分别在足量O2中燃烧,全部转化为CO2 , 前者放热多 C . C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) ΔHH1H2 D . 化学反应的ΔH , 只与反应体系的始态和终态有关,与反应途径无关
2030年实现碳达峰,2060年达到碳中和的承诺,体现了我国的大国风范。以CO2、H2为原料合成CH3OH可有效降低空气中二氧化碳的含量,其中涉及的主要反应如下:

I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1

II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.5kJ·mol-1

回答下列问题:

  1. (1) 已知CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g) ΔH3=+91kJ·mol-1 , 则ΔH1=
  2. (2) ①不同条件下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,CO2的平衡转化率如图所示。

    压强p1、P2、P3由大到小的顺序是,判断理由是,压强为P1时,温度高于300℃后,CO2的平衡转化率升高的原因是

    ②在温度为T℃下,将1mol CO2和3mol H2充入容积为5L的恒容密闭容器中。同时发生反应I和反应II,体系中各组分分压(各组分分压=总压×各组分物质的量分数)随时间的变化情况如图所示。

    图中缺少了一种组分的分压变化,该组分是(填化学式),该组分平衡时的分压为MPa。0~15min内,反应I的反应速率v(H2)mol·L-1·min-1;T℃时,反应II的平衡常数Kp=(用分压代替浓度)。

  3. (3) 近年来,有研究人员用CO2通过电催化生成多种燃料,实现CO2的回收利用,其工作原理如图所示。

    ①请写出Cu电极上产生HCOOH的电极反应式:

    ②如果Cu电极上只生成0.15molC2H4和0.30molCH3OH,则Pt电极上产生O2的物质的量为mol。

298K时,在2L密闭容器中发生如下反应: , 开始时加入2mol A、1mol B、1mol C,在t min末时反应达到平衡状态,测得B的物质的量为2mol,C的浓度为0.75
  1. (1)
  2. (2) 用A的浓度变化表示该反应的平均速率为(用含t的代数式表示)。
  3. (3) 若开始时体系压强为2MPa,则平衡后B的分压为MPa。已知B的分压=反应体系总压×B的物质的量分数
  4. (4) 若将容器的体积变为1L,化学反应速率将(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。若保持容器的体积不变,向容器内加入1mol (不参与反应),化学反应速率将
  5. (5) 已知,298K时,相关物质的相对能量如图所示。

    可根据相关物质的相对能量计算反应的能量变化。例如: , 该反应的能量变化。请根据相关物质的相对能量计算反应的能量变化=

  6. (6) 如图,y轴表示下列选项中的物理量,其中与图相符合,且可以判断上述反应达到了化学平衡状态的选项是(填字母)。

    a.气体的压强                                                         b.气体的平均摩尔质量

    c.气体的密度                                                         d.B与C的体积分数之比

一碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物(如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等)为原料,用化工的方法制造产品的化学体系的总称。我国能源比较丰富,煤的储量6000亿吨,居世界第三位,因此,发展一碳化学有着优越的条件和光明的前途。请回答下列有关问题。
  1. (1) 已知在一定温度下有如下反应:

    Ⅰ.kJ/mol

    Ⅱ.kJ/mol

    Ⅲ.kJ/mol。

  2. (2) 在一体积为2L的恒容密闭容器中,加入1mol、2mol , 发生反应 , CO的平衡转化率随温度的变化如图所示:

    ①反应△H0(填“”或“”)。

    ②在某温度下,能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是

    a.混合气体中不再改变b.

    c.v(H2O)=v(H2)d.混合气体的平均相对分子质量不再改变

    ③A点时的转化率为

    ④在体积不变时,要增大该反应的正反应速率可采取的措施是:(写两条)。

    ⑤A点时该反应的平衡常数为(保留到小数点后两位)。

合理利用温室气体是当前能源与环境研究的热点。催化加氢可缓解对温室效应的影响,其原理为:

Ⅰ.   

Ⅱ.   

  1. (1) 已知的燃烧热为的燃烧热为    , 则
  2. (2) 反应Ⅱ中,正反应速率 , 逆反应速率 , 其中分别为正、逆反应速率常数,仅受温度影响。图1( , T表示温度)所示a、b、c、d四条斜线中,有两条分别为随T变化斜线,则表示随T变化关系的斜线是

  3. (3) 在0.1MPa下,将充入2L刚性密闭容器中,反应相同时间,温度对转化率如图2所示,温度对含碳物质的平衡产率的影响如图3所示。

    ①试解释转化率在高于325℃时,随温度升高先减小后增大的原因

    ②当和CO平衡产率均为40%时,该温度下反应Ⅱ的平衡常数。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)

  4. (4) 在1MPa下,将充入2L刚性密闭容器中,在图3中画出平衡产率的变化趋势
环戊烯作为一种重要的化工产品,广泛应用于橡胶、医药、农药等领域。工业上通过环戊二烯加氢制备环戊烯涉及的反应如下:

反应I:   

反应II:   

回答下列问题:

  1. (1) 反应kJ/mol,该反应在(填“较高”、“较低”或“任意”)温度下为自发反应。
  2. (2) 科研人员研究了其他条件一定时,反应温度对环戊二烯转化率和环戊烯选择性的影响(如图所示)。

    ①由图可知,反应Ⅰ适宜选择的温度范围为(填选项字母)。

    A.25~30℃ B.35~40℃ C.40~45℃

    ②同一催化剂条件下,影响选择性的因素除/n(烃)外,还有 (填一个因素)。

  3. (3) 环戊二烯可通过双环戊二烯解聚制备: , 实际生产中常通入氮气以解决结焦问题(氮气不参与反应)。某温度下,向恒容反应容器中通入总压为100kPa的双环戊二烯和氮气,达到平衡后总压为145kPa,双环戊二烯的转化率为90%,则kPa,平衡常数kPa()。