1、 反应热及热化学方程式的书写反应热及热化学方程式的书写 1.最近，中国科学院大连化物所 CO2催化转化为 CO 的研究获得新成果。下图是使用不同催化剂(NiPc 和 CoPd 时转化过程中的能量变化，下列说法不合理的是 A转化过程中有极性键形成 BCO2经氧化反应得到 COOH C吸附在 NiPc 或 CoPc 表面带有相同基团的物种其能量不同 D该研究成果将有利于缓解温室效应并解决能源转化问题 【答案】B 【解析】A由图示明显可以知道，转化过程中有极性键的形成，故 A 正确；B CO2经还原反应得 到.COOH，故 B 错误；C 带有相同基团的物种吸附在 NiPc 或 CoPc 表面，因其不
2、同的催化剂，“能垒”不 同，则吸附在 NiPc 或 CoPc 表面带有相同基团的物种其能量不同，故 C 正确；D因该研究能快速 CO2催 化转化为 CO，降低大气中的 CO2浓度，故 D 正确。 2. N2O 和 CO 是环境污染性气体，可在 Pt2O+表面转化为无害气体，其反应为 N2O(g)+CO(g)=CO2(g) 十 N2(g) H，有关化学反应的物质变化过程如图 1 所示，能量变化过程如图 2 所示，下列说法正确的是 A由图 1 可知 H1=H +H2 B加入 Pt2O+，可使反应的焓变减小 C为了实现转化需不断补充 Pt2O+和 Pt2O2+ D由图 2 可知正反应的活化能小于逆反
3、应的活化能 【答案】D 【解析】由图 1 可得N2O(g)+ Pt2O+(s)= Pt2O2+(s)+N2(g) H1, Pt2O2+(s)+CO(g)= Pt2O+(s)+CO2(g) H2, 根据盖斯定律，由+得 N2O(g)+CO(g)=CO2(g)+N2(g) H=H1 +H2, A 项错误:由图 1 可知，Pt2O+ 参与反应后又生成，Pt2O+是总反应的催化剂，Pt2O2+是中间产物，均不需要补充，催化剂只能改变反应的 途径，不能改变反应的焓变，B、C项错误; E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，正反应的活化 能较小，D 项正确。 3. 热催化合成氨面临的两难问题是:采用高
4、温增大反应速率的同时会因平衡限制导致 NH3 产率降低。 我国科研人员研制了 Ti.H. Fe 双温区催化剂(Ti-H 区域和 Fe 区域的温度差可超过 100 C)。Ti-H-Fe 双温区催 化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是 A为氮氮三键的断裂过程 B在低温区发生，在高温区发生 C为 N 原子由 Fe 区域向 Ti-H 区域的传递过程 D使用 Ti-H-Fe 双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应 【答案】C 【解析】A经历过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，故 A 错误。B为催化剂 吸附 N2的过程，为形成过渡态的过程，为 N2
5、解离为 N 的过程，以上都需要在高温时进行。在低 温区进行是为了增加平衡产率，故 B 错误。C由题中图示可知，过程完成了 Ti-H-Fe-*N 到 Ti-H-*N-Fe 两种过渡态的转化，N 原子由 Fe 区域向 Ti-H 区域传递。C 正确。D化学反应不会因加入催化剂而改变吸 放热情况，故 D 错误。 4.（1）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下： 反应：2H2SO4(l)=2SO2(g)2H2O(g)O2(g) H1551kJ mol 1 反应：S(s)O2(g)=SO2(g) H3297kJ mol 1 反应的热化学方程式：_。 （2） 硅粉与 H
6、Cl 在 300 时反应生成 1 mol SiHCl3气体和 H2，放出 225 kJ 热量，该反应的热化学方程 式为_。 【答案】（1）3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s) H2254kJ mol 1 （2）Si(s)3HCl(g)= 300 SiHCl 3(g)H2(g) H225 kJ mol 1 【解析】（1）由题图可知，反应的化学方程式为 3SO22H2O = 催化剂2H 2SO4S。根据盖斯定律， 反应(反应反应)可得：3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s) H2254 kJ mol 1。 （2）反应的热化学方程式为：Si(s)3HCl(g)=
7、 300 SiHCl 3(g)H2(g) H225 kJ mol 1。 5.中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在 气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。 物质 燃烧热/(kJ mol 1) 氢气 285.8 甲烷 890.3 乙烯 1 411.0 已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_。 【答案】 2CH4(g)=C2H4(g)2H2(g) H202.0 kJ mol 1 或 CH4(g)=1 2C2H4(g)H2(g) H101.0 kJ mol 1 【解析】 根据 H2、CH4和 C2H4的燃烧热数据可写出热化学方
8、程式：H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H 285.8 kJ mol 1，CH 4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJ mol 1，C 2H4(g) 3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l) H1 411.0 kJ mol 1，根据盖斯定律，由 2 2 得 2CH4(g)=C2H4(g)2H2(g) H202.0 kJ mol 1。 6煤燃烧排放的烟气含有 SO2和 NOx，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、 脱硝，对环境保护有重要意义。回答下列问题： .利用 CO 脱硫 （1） 工业生产可利用 CO 气体从燃煤烟气中脱硫， 则 25时
9、 CO 从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式 2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)的焓变H_。25，100kPa 时，由元素最稳定的单质生 成 1mol 纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示： 物质 CO(g) CO2(g) SO2(g) 标准摩尔生成焓 fHm(25)/kJmol-1 -110.5 -393.5 -296.8 【答案】 -269.2kJ mol-1 (2 分) 【解析】根据“标准摩尔生成焓”的定义可得： -1 2t1 -1 22t2 -1 22t3 1 C s +OgCO g =-110.5kJ mol 2 1 C s +OgC
10、Og =-393.5kJ mol 2 1 S s +OgSOg =-296.8kJ mol 2 m m m H H H 再根据盖斯定律 2(反应-反应)-反应可得到 2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)，则，CO 脱硫反应 2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)的焓变 -1-1-1-1 t2t1t3 =2 -=2 -393.5kJ mol -110.5kJ mol- -296.8kJ mol=-269.2kJ mol mmm HHHH ，故答案为： -269.2kJ mol-1； 7.合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，研究表明液氨是一种良好的储氢物质。 （1）化学家
11、 Gethard Ertl 证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意如下图： 下列说法正确的是_（选填字母）。 A表示 N2、H2分子中均是单键 B需要吸收能量 C该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成 （2）氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH3（g）N2（g）3H2（g） H，若 N 三 N 键、 H 一 H 键和 N 一 H 键的键能分别记作 a、b 和 c（单位：kJ moll），则上述反应的H_kJ mol 一1。 【答案】 （1）BC （2 分） （2）6c-a-3b （2 分） 【解析】（1）AN2分子中是三键不是单键，故 A 错误； B 的过程是分
12、子中价键断裂为原子，价键断裂是吸收能量的，故需要吸收能量，故 B 正确； C化学变化的本质就是旧化学键的断裂，新化学键的生成，所以氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨 的过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成，故 C 正确； 故答案为：BC。 （2） H-反应物化学键断裂吸收的能量 生成物化学键生成放出的能量， 3 NH 含有三个 N-H 键， 根据反应方程式 322 2NH (g)N (g)+3H (g) 可得 1 H6ca3bkJ mol ， 故答案为：6c a3b ； 8.如图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算，可知系统()和系统(
13、)制氢的热化学方程式分别为 _、_。 【答案】H2O(l)=H2(g)1 2O2(g) H286 kJ mol 1； H2S(g)=H2(g)S(s) H20 kJ mol 1（1） 【解析】 根据盖斯定律，将系统()中的三个热化学方程式相加可得 H2O(l)=H2(g)1 2O2(g) H 327(151)110 kJ mol 1286 kJ mol1。将系统()中的三个热化学方程式相加可得 H 2S(g)=H2(g) S(s) H(151)11061 kJ mol 120 kJ mol1。 9.1799 年，英国化学家汉弗莱 戴维发现了 N2O 气体。在食品行业中，N2O 可用作发泡 剂和
14、密封剂。 （2）N2O 在金粉表面发生热分解反应：2N2O(g) =2N2(g)+O2(g) H。 已知：2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(l) H1=-1010KJ/mol 4NH3(g)+3O2(g) =2N2(g)+6H2O(l) H2=-1531KJ/mol H=_。 （3） N2O 和 CO 是环境污染性气体， 研究表明，CO 与 N2O 在 Fe+作用下发生反应： N2O(g)+CO(g) CO2(g)十 N2(g)的能量变化及反应历程如下图所示，两步反应分别为：反应Fe+N2OFeO+N2；反应 _ 由图可知两步反应均为_(填“放热”或“吸热”)反应，由_(
15、填“反应或反应”)决定反应达到 平衡所用时间。 【答案】（1）-163kJ/mol （2 分） （2）FeO+COCO2+Fe+ （2 分） 放热（1 分） 反应 （2 分） 【解析】 （1） 已知2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(l) H1=-1010KJ/mol， 4NH3(g)+3O2(g) =2N2(g)+6H2O(l) H2=-1531KJ/mol；反应-反应可得目标反应，则 H=H1-H2=-1010kJ/mol-(-1531kJ/mol)=-163kJ/mol； （2）总反应为 N2O(g)+CO(g) CO2(g)十 N2(g)，实际过程是分 2 步进行，
16、因此反应和反应相加得到 总反应，则反应等于总反应减去反应，可得反应为 FeO+COCO2+Fe+； 根据反应历程图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，则该两步反应均为放热反应； 根据反应的历程图可知，由 Fe和 N2O 经过过渡态得到产物 FeO和 N2，过渡态和反应物 Fe和 N2O 的能量差为反应的活化能，同理，可知反应的活化能，可知，反应的活化能大于反应的活化能， 活化能越大，化学反应速率越慢，而化学反应速率慢的步骤为决速步，决定反应达到平衡所用时间，即反 应决定反应达到平衡所用时间； 10.汽车尾气的主要成分有 CO、SO2、NO、NO2等。 （2）科研工作者目前正在尝试以二氧化钛
17、(TiO2)催化分解汽车尾气的研究。 已知：反应：2NO(g)O2(g)=2NO2(g) H1 113.0 kJmol1 反应：2SO2(g)O2(g)=2SO3（1） H2 288.4 kJmol1 反应：3NO2(g)H2O(g)=2HNO3NO(g) H3 138.0 kJmol1 则反应 NO2(g)SO2(g)=NO(g)SO3（1） H4= _。 【答案】 87.7 kJmol1 【解析】 反应：2NO（g）+O2（g）2NO2（g）H1=-113.0 kJ/mol；反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（1） H2=-288.4 kJ/mol； 根据盖斯定律 （-） 1 2 得
18、反应 NO2（g） +SO2（g） NO （g） +SO3（1） ， 则H4= （-288.4 kJ/mol）-（-113.0 kJ/mol）1 2 =-87.7 kJ/mol；故答案为：-87.7 kJ/mol； 11研究表明，氮氧化物（NOx）和二氧化硫都与大气中雾霾的形成有关。 已知：SO2生成 SO3总反应方程式是 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H196.6kJ/mol 此反应可通过如下两步完成：2NO(g)O2(g)2NO2(g)H1113kJ/mol NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)H2_。 【答案】41.8kJ/mol 【解析】 .2SO2(g)O2(g)
19、2SO3(g)H196.6kJ mol1 .2NO(g)O2(g)2NO2(g)H1113kJ mol1 盖斯定律计算 （） 1 2 得到 NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)H241.8 kJ mol1， 故答案为： 41.8 kJ mol1。 12 氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，研究氮氧化物间的相互转化及脱除具有重要意义。 氮氧化物间的相互转化 以 NH3为还原剂在脱硝装置中消除烟气中的氮氧化物。 主反应：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) H1 副反应：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) H2=1267.1kJ
20、/mol 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H3=907.3 kJ/mol H1=_。 【答案】 （3）-1626.9 kJ/mol(2 分) 【解析】i. 4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)= 4N2(g)+6H2O(g) H1 ii. 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) H2=1267.1kJ/mol iii. 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) H3=907.3 kJ/mol 将方程式 2 ii-iii，整理可得 4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) H1=2H2-H3=-1
21、626.9 kJ/mol； 13.碳、氮是中学化学重要的非金属元素，在生产、生活中有广泛的应用。 （1）治理汽车尾气中 NO 和 CO 的一种方法是：在汽车的排气管道上安装一个催化转化装置，使 NO 与 CO 反应，产物都是空气中的主要成分。写出该反应的热化学方程式 _。 已知：N2(g)O2(g)2NO(g) H179.5kJ/mol 2NO(g)O2(g)2NO2(g) H112.3kJ/mol NO2(g)CO(g)NO(g)CO2(g) H234kJ/mol 【答案】2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H=-795.8kJ/mol 【解析】产物都是空气中的主要成分，所
22、以会生成 N2和 CO2，根据盖斯定律， +2- 其热化学 方应方程式为：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H=-795.8kJ/mol ； 14CO2既是温室气体，也是重要的化工原料，二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略 方向。 工业上用 CO2和 H2反应合成二甲醚。已知： CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g) H 149.1 kJ mol 1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)H2O(g) H 224.5 kJ mol 1 写出 CO2(g)和 H2(g)转化为 CH3OCH3(g)和 H2O(g)的热化学方程式 _。 【答案】2C
23、O2(g)6H2(g) CH3OCH3(g)3H2O(g) H122.7 kJ mol-1 (2 分) 【解析】将反应编号， CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) H1-49.1 kJ mol1(式) 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g) H2-24.5 kJ mol1(式)应用盖斯定律，式 2+式 得 2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)H=2H1+H2=2 (-49.1kJ/mol)+(-24.5kJ/mol)=-122.7kJ/mol， 反应的热化学方程式为 2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)H=-1
24、22.7kJ/mol。 15.对废(尾)气中的氮氧化物、二氧化硫等进行必要处理，减少它们的排放，让空气更加清洁是环境科学的 重要课题之一，也是“打赢蓝天保卫战”的重要举措。分析有关氮氧化物、二氧化硫的反应，并回答相关问 题： 已知：N2(g)O2(g)=2NO(g) H1180.5 kJ mol 1 C(s)O2(g)=CO2(g) H2393.5 kJ mol 1 2C(s)O2(g)=2CO(g) H3221.0 kJ mol 1 若某反应的平衡常数表达式为 K cN2 c2CO2 c2NO c2CO，请写出此反应的热化学方程式 _。 【答案】2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g
25、) H746.5 kJ mol 1 【解析】根据该反应的平衡常数表达式 K cN2 c2CO2 c2NO c2CO，可知该反应为 2NO(g)2CO(g N2(g) 2CO2(g) H，将题给的三个热化学方程式依次编号为、，根据盖斯定律，由 2得到 2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g) H746.5 kJ mol 1。 16. 根据各物质间的能量循环图，下列说法正确的是 AH40 BH1H50 CH2H3H4H6 DH1H2H3H4H5H60 【答案】D 【解析】 A水蒸气变为液态水为放热过程，故 H40，错误；B两个化学变化中物质聚集状态不 同，故相加不等于 0，错误；CH20，
26、H30，H40，H60，故 H2H3H4H6，错误； D根据能量守恒定律，H1H2H3H4H5H60，正确。 17.已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H1 3H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O(g) H2 2Fe(s)3 2O2(g)=Fe2O3(s) H3 2Al(s)3 2O2(g)=Al2O3(s) H4 2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s) H5 下列关于上述反应焓变的判断正确的是( ) AH10，H30 BH50，H4H3 CH1H2H3 DH3H4H5 【答案】B 【解析】A大多数化合反应为放热反应，而放热反应的反应热(H)均为负值，故 A 错误；B、D 铝 热反应为放热反应，故 H50，而 2Fe(s)3/2O2(g)=Fe2O3(s) H3，2Al(s)3/2O2(g)=Al2O3(s) H4 ，由可得：2Al(s)Fe2O3(s)=Al2O3(s)2Fe(s) H5H4H30，可得 H4H3、H3H4 H5， 故 B 正确、 D 错误； 已知： 3H2(g)Fe2O3(s)=2Fe(s)3H2O(g) H2， 2Fe(s)3/2O2(g)=Fe2O3(s) H3，将() 2/3 可得：2H2(g)O2(g)=2H2O(g) H12/3(H2H3)，故 C 错误。
