化学能与热能专题测试2

化学能与热能专题测试

二、综合题21.（1）Ⅰ．在2L密闭容器内，℃时反应：2NO(g)+O2(g)≒2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：

下图中表示NO2的变化的曲线是________(填字母);

（2）℃，反应达到平衡时，NO的转化率是________；

（3）用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=________。

（4）Ⅱ．将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。

下列不能判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是___________(填选项);

A.2v生(NH3)=v耗(CO2)B.密闭容器中氨气的物质的量不变C.容器中CO2与NH3的物质的量之比保持不变D.密闭容器中总压强保持不变E.形成6个N-H键的同时有2个C=O键断裂

（5）能使该反应的反应速率增大的是___________(填选项);

A.及时分离出CO2气体B.适当升高温度C.加入少量NH2COONH4(s)D.选择高效催化剂

（6）如图所示，上述反应中断开反应物中化学键吸收的能量________形成生成物中化学键放出的能量(填写“大于”“等于”“小于”)。

22.GaN凭借其出色的功率性能、频率性能以及散热性能，在光电领域和高频微波器件应用等方面有广阔的前景。

（1）Johnson等人首次在℃下用镓与氨气制得氮化镓，该可逆反应每生成1molH2放出10.3kJ热量。该反应的热化学方程式是________。(己知金属镓的熔点是29.8℃，沸点是℃；氮化镓的熔点为℃)

（2）在恒容密闭容器中，加入一定量的液态镓与氨气发生上述反应，测得反应平衡体系中NH3的体积分数与压强(p)、温度(T)的关系如图所示(已知图中T1和T2的温度均小于℃)。

①下列说法正确的是________(填标号)。

a.相同条件下，Ga(OH)3的碱性比Al(OH)3强

b.当c(NH3)=c(H2)时，一定达到了化学平衡状态

c.A点和C点化学平衡常数的关系是：KAKC

d.温度一定时，达平衡后再充入氦气(氦气不参与反应)，NH3的转化率增大.

②气相平衡中用组分的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp)，已知在T1℃时体系的压强初始压强为aPa，则B点的Kp=________(用含a表示且保留2位有效数字)。

（3）电解精炼法提纯镓是工业上常用的方法。具体原理如图所示：

已知：金属的活动性ZnGaFeCu；镓化学性质与铝相似。

①M为电源的________极，电解精炼镓时产生阳极泥的主要成分是________。

②电解过程中阳极产生的离子迁移到达阴极并在阴极析出高纯镓。请写出电解过程的阴极的电极反应________。

③电解过程中需控制合适的电压，若电压太高时阴极会产生H2导致电解效率下降。若外电路通过0.2mole时，阴极得到3.5g的镓。则该电解装置的电解效率η=________(η=生成目标产物消耗的电子数+转移的电子总数)。

23.2SO2（g）＋O2（g）≒2SO3（g），反应过程的能量变化如图所示。已知1molSO2（g）氧化为1molSO3（g）的ΔH＝－99kJ/mol。

请回答下列问题：

（1）图中A、C分别表示________、________，E的大小对该反应的反应热有无影响？________。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点________（填升高或降低），理由是________；

（2）图中ΔH＝________kJ/mol；

（3）如果反应速率v（SO2）为0.05mol/（L·min），则v（O2）＝________mol/（L·min）、v（SO3）＝________mol/（L·min）；

（4）已知单质硫的燃烧热为kJ/mol，计算由S（s）生成3molSO3（g）的ΔH________。

24.回答下列问题:

（1）下列反应属于放热反应的是_______。

A.铝片与稀H2SO4反应制取H2B.碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳C.葡萄糖在人体内氧化分解D.氢氧化钾和硫酸中和E.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体反应

（2）一定条件下，2L密闭容器中SO2与O2反应5min后，若SO2和SO3物质的量分别为0.1mol和0.3mol，则SO2起始物质的量浓度为________；用O2表示这段时间该化学反应速率为________。

（3）用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，某研究小组向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，恒温（T℃）条件下反应，下列说法不能作为判断该反应达到化学平衡状态标志的是________（填选项字母）

A.活性炭的质量保持不变B.v正（N2）=2v逆（NO）C.容器内气体压强保持不变D.容器内混合气体的密度保持不变E.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变F.容器内CO2的浓度保持不变

（4）利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能利用化学能，装置如图所示：

①A电极的电极反应式为________。

②下列关于该电池的说法正确的是________（填选项字母）。

A.电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极

B.离子交换膜为阴离子交换膜，则OH-由右侧溶液移向左侧溶液

C．当有4.48LNO2被处理时，转移电子的物质的量为0.8mol

（5）从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。已知:1molN2和3molH2反应生成2molNH3时放出热量93kJ，试根据表中所列键能数据计算a的数值________。

参考答案

21.（1）b（2）65%（3）1.5×10-3mol/(L·s)（4）A,C（5）B,D（6）大于

Ⅰ(1)根据表格知,随着反应的进行，一氧化氮的物质的量减小，则反应向正反应方向移动，二氧化氮的物质的量逐渐增大，当反应达到平衡状态时，参加反应的n(NO)=(0.-0.)mol=0.mol，根据二氧化氮和一氧化氮的关系式知，平衡状态时生成n(NO2)等于参加反应的n(NO),所以为0.mol，c(NO2)=0.mol/2L=0.mol/L,可以知道表示NO2的变化的曲线是b；(2)由表格数据可以知道，3s时达到平衡，参加反应的n(NO)=(0.-0.)mol=0.mol，达到平衡时NO的转化率0./0.02×%=65%；(3)0~2s时，反应没有达到平衡，v(NO)=(0.-0.)mol/(2L×2s)=0.mol/(L·s)，同一化学反应中同一时间段内,各物质的反应速率之比等于其计量数之比,所以v(O2)=1/2v(NO)=0.mol/(L·s)；

Ⅱ(4)A、只有表明是正反应速率还是逆反应速率时，才可以用来判断反应是否达到平衡，v生(NH3)=2v耗(CO2)，错误；

B、该反应是气体总物质的量增大的反应，当气体总物质的量不变时可以说明反应达到了平衡，正确；

C、不管反应是否达到平衡，容器中CO2与NH3的物质的量之比均为1:2，错误；

D、该反应是气体质量增大的反应，气体体积不变，当气体压强不变时，反应处于平衡状态，正确；E、形成6个N-H键即生成2个NH3，有2个C=O键断裂即消耗1个CO2，正反应速率等于负反应速率，可判定为平衡态，正确。

故答案为：AC。(5)改变反应速率的方法改变反应物浓度（除纯液体和纯固体外），增加温度，添加催化剂等，

故答案为：BD；(6)由图可知，反应物的总能量小于生成物的总能量，该反应为吸热反应，对于吸热反应来说反应物中化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量。

22.（1）2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)H=-30.9kJ/mol（2）ac；1.7aPa（3）负极；Fe、Cu；GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-；75%

（1）镓与氨气在℃下反应生成氮化镓和氢气，反应的方程式为2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)，生成1molH2放出10.3kJ热量，故生成3molH2放出30.9kJ热量，该热化学方程式为2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)H=-30.9kJ/mol；（2）①a．镓与铝位于同一主族，同一主族从上到下，随着核电荷数的增加，金属性逐渐增强，金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，故相同条件下，Ga(OH)3的碱性比Al(OH)3强，a正确；

b．当反应物浓度或生成物浓度随着时间的改变而不变，反应达到平衡，当c(NH3)=c(H2)时，反应不一定达到了化学平衡状态，b不正确；

c．2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)H=-30.9kJ/mol，该反应为放热反应，温度越高，平衡时氨气的体积分数越大，并且温度越高，化学平衡常数越小，结合图像可知，T1T2，KAKC，c正确；

d．体积不变，温度一定时，达平衡后再充入氦气(氦气不参与反应)，反应物、生成物的浓度不变，平衡不移动，故NH3的转化率不变，d不正确；②2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)，令反应开始前向容器中充入xmol氨气，达到平衡时氨气的转化率为b，故平衡时氨气的物质的量为x(1-b)mol，氢气的物质的量为1.5bxmol，B点时，氨气的体积分数为0.4，

23.（1）反应物能量；生成物能量；没有影响；降低；因为催化剂改变了反应历程，使活化能E降低（2）－（3）0.；0.05（4）－kJ/mol

（1）根据图示，图中A表示反应物能量，C表示生成物能量。E表示反应的活化能，反应热只与反应物能量和生成物能量的相对大小有关，与活化能无关，E的大小对反应热无影响。V2O5作催化剂，改变反应历程，降低反应的活化能E，从而使图中B点降低。

24.（1）A,C,D（2）0.2mol/L；0.mol/(L·min)（3）B,C（4）2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；B（5）

(1)A.金属与稀酸反应是放热反应，故A正确；

B.碳酸钙高温分解成氧化钙和二氧化碳，是分解反应，该反应为吸热反应，故B错误；

C.葡萄糖在人体内氧化分解，是放热反应，故C正确；

D.氢氧化钾和硫酸中和，酸碱中和反应是放热反应，故D正确；

E.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl固体反应是吸热反应，故E错误；

故答案为：ACD。(2)根据初始时加入的是SO2和O2，反应5min后，SO3物质的量0.3mol，则反应生成了SO30.3mol，2SO2(g)+O2(g)≒2SO3(g)，根据转化量之比=化学计量数之比，则转化的SO2为0.3mol，转化的O2为0.15mol，由反应物初始量=转化量+剩余的量，计算出SO2起始物质的量=0.1mol+0.3mol=0.4mol，初始状态的SO2的物质的量浓度为：

故答案为：0.2mol/L；0.mol/(Lmin)；(3)A.从反应方程式可知，反应前后气体体积不变，反应物的质量不再改变，即正反应速率与逆反应速率相等，说明反应达到化学平衡状态，故A错误；

B.v正（N2）=2v逆（NO）即v正（N2）：v逆（NO）=2:1，化学反应速率之比不等于化学计量数之比，故B正确；

C.该容器是恒容密闭容器，且反应前后气体体积不变，压强也保持不变，则不能判断反应是否达到平衡状态，故C正确；

D.混合气体的密度保持不变，说明气体的质量不变，反应达平衡状态，故D错误；

E.达到平衡时，混合气体的质量不再改变，体积不变，即混合气体的平均相对分子质量保持不变，故E错误；

F.容器内CO2的浓度不变，说明各物质的量不变，正逆反应速率相等，即反应达到平衡状态，故F错误；

故答案为：BC。(4)①根据方程式可知，NH3失去电子，作还原剂，即A电极为负极，B电极为正极，则A电极的反应方程式为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故答案为：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O；

②A.B电极为正极，电子由负极经外电路流向正极，故A错误；

B.原电池中，阴离子向负极移动，故B正确；

C.题干中未指出是否是标准状况下，所以不能计算，故C错误；

故答案为：B。(5)已知:1molN2和3molH2反应生成2molNH3时放出热量93kJ，即1molN≡N断裂吸收kJ的能量，3molH—H断裂吸收×3kJ的能量，6molN-H形成，放出6akJ的能量，则可得到等量关系为：6a--×3=93，则a=kJ；

故答案为：。