热化学一轮复习习题.docx

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热化学一轮复习习题

热化学一轮

1．在25℃、1.01×105Pa下，将22gCO2通入750mL1mol/LNaOH溶液中充分反应，测得反应放出xkJ热量。

在该条件下，1molCO2通入1mol/LNaOH溶液2L中充分反应放出ykJ热量。

则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式是

A.CO2（g）＋NaOH（aq）=NaHCO3（aq）ΔH＝－（2y－x）kJ·mol−1

B.CO2（g）＋NaOH（aq）=NaHCO3（aq）ΔH＝－（2x－y）kJ·mol−1

C.CO2（g）＋NaOH（aq）=NaHCO3（aq）ΔH＝－（4x－y）kJ·mol−1

D.2CO2（g）＋NaOH（l）=NaHCO3（l）ΔH＝－（8x－2y）kJ·mol−1

2．已知一定温度和压强下,合成氨反应:

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）　ΔH=-92.0kJ/mol,将1molN2和3molH2充入一密闭容器中,保持恒温恒压,在催化剂存在时进行反应,达到平衡时,测得N2的转化率为20%。

若在相同条件下,起始时向该容器中充入2molNH3,反应达到平衡时的热量变化是（　　）

A．吸收18.4kJ热量B．吸收73.6kJ热量

C．放出18.4kJ热量D．放出73.6kJ热量

3．已知：

①H2O（g）===H2O（l）　ΔH1＝－Q1kJ·mol－1

②C2H5OH（g）===C2H5OH（l）ΔH2＝－Q2kJ·mol－1

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

若使23g液态无水酒精完全燃烧，最后恢复到室温，则放出的热量为（单位：

kJ）

A．Q1＋Q2＋Q3B．1.5Q1－0.5Q2＋0.5Q3

C．0.5Q1－1.5Q2＋0.5Q3D．0.5（Q1＋Q2＋Q3）

4．

（一）工业上，在Cu2O作催化剂的条件下发生反应：

CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H

（1）已知：

CH3OH（l）=CH3OH（g）△H=+35.2kJ•mol-1，根据表：

物质

H2（g）

CO（g）

CH3OH（l）

燃烧热/kJ•mol-1

-285.8

-283.0

-726.5

反应CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H=______kJ•mol-1

（二）（4）如图为氯碱工业的装置示意图，a端进入的物质为______，工业上还可以利用该装置，以四甲基氯化铵[（CH3）4NCl]水溶液为原料，通过电解法可制备四甲基氢氧化铵[（CH3）4NOH]，则收集到（CH3）4NOH的区域是______（填a、b、c或d），

5．以天然气代替石油生产液体燃料和基础化学品是当前化学研究和发展的重点。

（1）我国科学家创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂，成功实现了甲烷一步高效生产乙烯、芳香烃Y和芳香烃Z等重要化工原料，实现了CO2的零排放，碳原子利用率达100%。

已知Y、Z的相对分子质量分别为78、128，其一氯代物分别有1种和2种。

①有关化学键键能数据如表中所示：

化学键

H－H

C=C

C－C

C≡C

C－H

E（kJ/mol）

436

615

347.7

812

413.4

写出甲烷一步生成乙烯的热化学方程式：

_____________；

②已知：

原子利用率=期望产物总质量/反应物总质量×100%，则甲烷生成芳香烃Y的原子利用率为______；

③生成1molZ产生的H2约合标准状况下________L。

（2）如图为乙烯气相直接水合法制备乙醇过程中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n（H2O）∶n（C2H4）=1∶1]。

①若p2=8.0MPa，列式计算A点的平衡常数Kp=_______（用平衡分压代替平衡浓度计算；分压=总压×物质的量分数；结果保留到小数点后两位）；

②该反应为______（填“吸热”或“放热”）反应，图中压强（p1、p2、p3、p4）的大小关系为_______；

6．乙炔（C2H2）在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛，可由电石（CaC2）直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产。

（1）电石水化法制乙炔是将生石灰与焦炭在3000℃下反应生成CaC2，CaC2再与水反应即得到乙炔。

CaC2与水反应的化学方程式为____

（2）已知：

CH4（g）+2O2（g）===CO2（g）+2H2O

（1）△H1=－890.3kJ/mol

C2H2（g）+2.50（g）===2CO2（g）+H2O

（1）△H2=－1299.6J/mol

2H2（g）+O2（g）=2H2O

（1）△H3=－571.6kJ/mol

则甲烷气相裂解反应：

2CH4（g）===C2H2（g）+3H2（g）的△H=_____kJ/mol。

（3）哈斯特研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压（Pa）与温度（℃）的关系如图所示。

①T1℃时，向1L恒容密闭容器中充入0.3molCH4只发生反应2CH4（g）

C2H4（g）+2H2（g），达到平衡时，测得c（C2H4）=c（CH4）。

该反应的△H____0（填“>”或“<”），CH4的平衡转化率为____%（保留3位有效数字）。

上述平衡状态某一时刻，若改变温度至T2℃，CH4以0.01mol/（L·s）的平均速率增多，经ts后再次达到平衡，平衡时，c（CH4）=2c（C2H4），则T1_____（填“>”或“<”）T2，t=______s。

②列式计算反应2CH4（g）

C2H2（g）+3H2（g）在图中A点温度时的平衡常数K=____（用平衡分压代替平衡浓度计算，lg0.05=－1.3）。

③由图可知，甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有___________。

7．乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心。

回答下列问题：

（1）乙烷可通过热裂解和氧化裂解制取乙烯。

已知下列键能数据：

化学键

C—C

C=C

C—H

H—H

键能/kJ·mol-1

347.7

615

413.4

436.0

①乙烷直接裂解制乙烯的热化学方程式为_____________________________。

②氧化裂解制乙烯的热化学方程式为C2H6（g）+

O2（g）=C2H4（g）+H2O（g）△H=-105kJ·mol-1.结合①分析，氧化裂解相对热裂解生产乙烯的优点是：

_____________________________________（列举1点）。

（2）利用生物乙醇在某种分子筛催化下可脱水制取乙烯，相应反应如下：

I.C2H5OH（g）

C2H4（g）+H2O（g）

Ⅱ.2C2H5OH（g）

（C2H5）2O（g）+H2O（g）

平衡常数［Kp是用平衡分压代替平衡浓度（平衡分压=总压×物质的量分数）］及产品选择性如下图所示：

①反应C2H5OH（g）

C2H4（g）+H2O（g）的△H______（填“＞”或“＜”）0。

②关于上图中交点M，下列说法正确的是________（填字母）。

a.一段时间内，反应I、Ⅱ的速率相等

b.某温度下，反应I、Ⅱ的平衡常数相等

c.一段时间内，反应I、Ⅱ中乙醇的转化率相等

（3）利用煤制合成气，再由合成气间接制乙烯包含的反应有：

I.CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）△H=akJ·mol-1

Ⅱ.2CH3OH（g）

C2H4（g）+2H2O（g）△H=bkJ·mol-1

①反应2CO（g）+4H2（g）

C2H4（g）+2H2O（g）△H=_________kJ·mol-1（用a、b表示）。

②在容积为1L的密闭容器中，投入2molCO和4molH2，10min后，测得c（CO）=1.2mol·L-1·min-1，则10min内v（H2）=_____________mol·L-1·min-1。

参考答案

1．C

【解析】

【详解】

22gCO2的物质的量为0.5mol，750mL1.0mol•L-1的NaOH溶液中NaOH的物质的量为1mol•L-1×0.75L=0.75mol，22gCO2通入750mL1mol/LNaOH溶液中充分反应既生成碳酸钠又生成碳酸氢钠，反应的方程式为2CO2+3NaOH═NaHCO3+Na2CO3+H2O，由0.5molCO2反应放出热量为xkJ，则2molCO2反应放出热量为4xkJ，热化学反应方程式为2CO2（g）+3NaOH（aq）═NaHCO3（aq）+Na2CO3（aq）+H2O（l）△H=-4xkJ/mol①，1molCO2通入到2L1.0mol•L-1的NaOH溶液中充分反应生成碳酸钠，放出ykJ热量，则热化学方程式为2NaOH（aq）+CO2（g）═Na2CO3（aq）+H2O（l）△H=-ykJ/mol②，由盖斯定律①-②可得，NaOH（aq）+CO2（g）═NaHCO3（aq）△H=-（4x-y）kJ/mol，故选C。

2．B

【解析】

【详解】

起始:

1mol3mol     0

转化:

0.2mol0.6mol0.4mol

平衡:

0.8mol2.4mol0.4mol

放出热量为

保持恒温恒压,将

和

充入一密闭容器中与起始时在该容器中充入

为等效平衡状态,平衡时两种不同的途径平衡状态相同,各物质的含量、物质的量等都相同,则

;

起始:

2mol       0      0

转化:

1.6mol0.8mol2.4mol

平衡:

0.4mol0.8mol2.4mol

吸收热量为:

所以B选项是正确的.

3．B

【解析】

【详解】

由盖斯定律，①×3+③-②得到反应C2H5OH（l）+3O2（g）＝2CO2（g）+3H2O（l），则△H=3ΔH1+ΔH3—ΔH2＝－（3Q1-Q2+Q3）kJ/mol，23g酒精物质的量为

=0.5mol，则23g酒精完全燃烧生成液态水放出的热量为（1.5Q1-0.5Q2+0.5Q3）kJ，故选B。

【点睛】

本题考查热化学方程式的书写，注意运用盖斯定律计算，明确反应热和热量的计算关系是解答关键。

4．-92.9

0.084随温度升高，反应I放热，平衡逆移，反应II吸热，平衡正移且程度较大，所以CO2平衡转化率增加但甲醇的选择率降低精制饱和食盐水d

【解析】

【详解】

（1）H2（g）+

O2（g）⇌H2O（l）△H=-285.8kJ•mol-1①，

CO（g）+

O2（g）⇌CO2（g）△H=-283.0kJ•mol-1②，

CH3OH（g）+

O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-726.5kJ/mol③

CH3OH（l）=CH3OH（g）△H=+35.2kJ•mol-1④

将方程式2①+②-③-④得CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H=（-285.8×2-283.0+726.5-35.2）kJ/mol=-92.9kJ/mol，故答案为：

-92.9；

（2）该反应的正反应为气体体积减小的反应，恒容条件下随着反应进行压强逐渐减小，恒压条件下压强不变，与恒容条件相比，相当于增大压强平衡正向移动，且反应速率比恒容条件下大，则反应达到平衡时间缩短，生成的甲醇物质的量增大，所以其图象为

，故答案为：

；

（3）①在553K时，甲醇的选择率为60%，二氧化碳的转化率为21%，则生成CO消耗的n（CO2）=1mol×21%×（1-60%）=0.084mol，根据C原子守恒计算生成的n（CO）=0.084mol，故答案为：

0.084；②升高温度，反应I为放热反应，平衡逆向移动，反应II为吸热反应，平衡正向移动且程度较大，所以CO2平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，故答案为：

随温度升高，反应I放热，平衡逆移，反应II吸热，平衡正移且程度较大，所以CO2平衡转化率增加但甲醇的选择率降低；

（4）氯碱工业中，阳极上氯离子失电子生成氯气、阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，离子交换膜为阳离子交换膜，钠离子进入右侧，则a为精制饱和食盐水、b为稀NaCl溶液、d为NaOH溶液、c为稀NaOH溶液；工业上还可以利用该装置，以四甲基氯化铵[（CH3）4NCl]水溶液为原料，通过电解法可制备四甲基氢氧化铵[（CH3）4NOH]，阳极上生成氯气、阴极上生成氢气，四甲基铵离子通过阳离子交换膜加入右侧得到（CH3）4NOH，所以d处得到（CH3）4NOH，

故答案为：

精制饱和食盐水；d。

5．2CH4（g）=C2H4（g）+2H2（g）ΔH=+166.6kJ/mol81.25%358.40.07放热p1＜p2＜p3＜p4

【解析】

【分析】

芳香烃Y和芳香烃Z的相对分子质量分别为78、128，其一氯代物分别有1种和2种，则Y为苯（C6H6）、Z为萘（C10H8）。

明确一步合成的内涵后，再去解题。

【详解】

（1）①化学反应的反应热等于反应物的键能总和与生成物的键能总和的差，根据甲烷一步生成乙烯的化学方程式2CH4→C2H4+2H2及相关的键能数据可知，该反应的ΔH=413.4kJ/mol⨯4⨯2-413.4kJ/mol⨯4-615kJ/mol-436kJ/mol⨯2=+166.6kJ/mol，因此，甲烷一步生成乙烯的热化学方程式为2CH4（g）=C2H4（g）+2H2（g）ΔH=+166.6kJ/mol；

②原子利用率=期望产物总质量/反应物总质量×100%，根据甲烷生成芳香烃Y的化学方程式6CH4→C6H6+9H2，可知甲烷生成芳香烃Y的原子利用率为

81.25%；

③甲烷一步生产芳香烃Z的化学方程式为10CH4→C10H8+16H2，生成1molZ产生的H2为16mol，约合标准状况下358.4L。

（2）乙烯气相直接水合法制备乙醇的化学方程式为CH2=CH2（g）+H2O（g）⇌CH3CH2OH（g）。

①若p2=8.0MPa，由图可知，A点乙烯的平衡转化率为20%，假设开始投料n（H2O）=n（C2H4）=1mol，则两反应物的变化量均为0.2mol，平衡混合物中CH2=CH2、H2O、CH3CH2OH的物质的量分别为0.8mol、0.8mol、0.2mol，其物质的量分数分别为

、

、

，因此，A点的平衡常数Kp=

0.07；

②由图像可知，乙烯的平衡转化率随温度升高而减小，故该反应为放热反应。

由于正反应为气体分子数减少的方向，在相同温度下，压强越大乙烯的平衡转化率越大，因此，图中压强（p1、p2、p3、p4）的大小关系为p1＜p2＜p3＜p4．

【点睛】

本题的难点在于平衡常数的计算，首先要弄清用平衡分压代替平衡浓度的方法，然后结合学过的化学平衡常数的表达式代入计算，如果没有单位要求，可不代入单位，但若有，要看清单位，注意单位的转换。

6．CaC2+2H2O→Ca（OH）2+C2H2↑+376.4kJ/mol>66.7%>55×104可以充入适量的乙烯

【解析】

【分析】

（1）碳化钙和水反应生成氢氧化钙和乙炔；

（2）根据盖斯定律来分析；

（3）①分解反应绝大多数为吸热反应；设出CH4的转化浓度，然后根据三段式，利用c（C2H4）=c（CH4）来解答；根据改变温度后，CH4的浓度升高来判断温度的变化；表示出变化后的CH4和C2H4的浓度，然后根据c（CH4）=2c（C2H4）来计算；

②根据平衡常数表达式来计算；

③甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，可以充入适量的乙烯。

【详解】

（1）碳化钙和水反应生成氢氧化钙和乙炔，反应的化学方程式为：

CaC2+2H2O→Ca（OH）2+C2H2↑，故答案为：

CaC2+2H2O→Ca（OH）2+C2H2↑；

（2）将已知反应依次编号为①、②、③，由盖斯定律将①×4-②-③×

可得：

2CH4（g）=C2H2（g）+3H2（g），则△H=（-890.3kJ•mol-1 ）×4-（-1299.6kJ•mol-1）-（-571.6kJ•mol-1）×

=+376.4kJ/mol，故答案为：

+376.4kJ/mol；

（3）①升高温度，平衡向吸热反应方向移动，由图可知，温度升高，C2H4的平衡分压增大，说明反应2CH4（g）

C2H4（g）+2H2（g）向正反应方向移动，则该反应为吸热反应；设平衡时C2H4的平衡浓度为Xmol，由题给数据建立如下三段式：

2CH4（g）

C2H4（g）+2H2（g）

起（mol/L）0.300

变（mol/L）2XX2X

平（mol/L）0.3—2XX2X

由c（C2H4）=c（CH4）可得0.3—2X=X，解得X=0.1mol，CH4的平衡转化率=

×100%=66.7%；改变温度后，CH4的浓度升高，说明平衡向正反应方向移动，则温度应为降低，即T1>T2；由于CH4以0.01mol/（L•s）的平均速率增多，经ts后再次达到平衡，故在ts的时间内，CH4的浓度变化为0.01tmol/L，利用三段式来计算：

2CH4（g）

C2H4（g）+2H2（g）

起（mol/L）0.10.10.2

变（mol/L）0.01t0.005t0.01t

平（mol/L）0.1+0.01t0.1—0.005t0.2—0.01t

由c（CH4）=2c（C2H4）可得0.1+0.01t=2×（0.1-0.005t），解得t=5S，故答案为：

>；66.7%；>；5；

②由图中数据可知，A点温度时，C2H2平衡分压为0.05Pa，H2平衡分压为104Pa，CH4平衡分压为103Pa，则平衡常数K=

=5×104Pa，故答案为：

5×104；

③甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，充入适量的乙烯，可抑制甲烷向乙烯的转化，从而提高甲烷制乙炔的转化率，故答案为：

可以充入适量的乙烯。

【点睛】

本题考查化学反应原理的综合应用，注意盖斯定律的应用、化学平衡常数以及利用三段式来计算转化率等内容的熟练掌握是解答关键。

7．C2H6（g）=C2H4（g）+H2（g）△H=+123.5kJ·mol-1热裂解是吸热反应需消耗大量的能量，氧化裂解为放热反应，节省能源＞b2a+b0.16

【解析】

【分析】

（1）①反应焓变△H=反应物总键能-生成物总键能；

②氧化裂解是放热反应，而热裂解是吸热反应，能量消耗不一样；

（2）①结合升高温度，平衡移动时lnKp的变化分析△H；

②图示体现的是温度对lnKp的影响；

（3）①已知：

I.CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）△H=akJ·mol-1，Ⅱ.2CH3OH（g）

C2H4（g）+2H2O（g）△H=bkJ·mol-1，根据盖斯定律，I×2+Ⅱ可得反应2CO（g）+4H2（g）

C2H4（g）+2H2O（g），由此计算△H；

②根据v=

先计算v（CO），再计算v（H2）。

【详解】

（1）①C2H6（g）⇌C2H4（g）+H2（g），反应焓变△H=反应物总键能-生成物总键能=413.4kJ/mol×6+347.7kJmol-（616kJ/mol+413.4kJ/mol×4+436.0kJ/mol）=+123.5kJ/mol，则乙烷直接裂解制乙烯的热化学方程式为C2H6（g）=C2H4（g）+H2（g）△H=+123.5kJ·mol-1；

②氧化裂解制乙烯的热化学方程式为C2H6（g）+

O2（g）=C2H4（g）+H2O（g）△H=-105kJ·mol-1，而乙烷直接裂解制乙烯的热化学方程式为C2H6（g）=C2H4（g）+H2（g）△H=+123.5kJ·mol-1，可见热裂解是吸热反应需消耗大量的能量，氧化裂解为放热反应，节省能源；

（2）①由图示可知升高温度，平衡移动时lnKp的值不断增大，说明温度升高，Kp增大，即平衡正向移动，正方向为吸热反应，故△H＞0；

②上图中交点M表示某温度时，反应I、Ⅱ的lnKp的值相等，即平衡常数相等，因反应I、Ⅱ的反应原理不同，无法体现乙醇的转化率是否相等和反应I、Ⅱ的速率是否相等，故答案为b；

（3）①已知：

I.CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）△H=akJ·mol-1，Ⅱ.2CH3OH（g）

C2H4（g）+2H2O（g）△H=bkJ·mol-1，根据盖斯定律，I×2+Ⅱ可得反应2CO（g）+4H2（g）

C2H4（g）+2H2O（g），则△H=（akJ·mol-1）×2+（bkJ·mol-1）=（2a+b）kJ·mol-1；

②在容积为1L的密闭容器中，投入2molCO和4molH2，10min后，测得c（CO）=1.2mol·L-1·min-1，v（CO）=

=

=0.08mol·L-1·min-1，则v（H2）=v（CO）×

=0.08mol·L-1·min-1×2=0.16mol·L-1·min-1。

【点睛】

应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式（目标热化学方程式），结合原热化学方程式（一般2～3个）进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。