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1、唐玲出品 高中化学学习材料 唐玲出品 加试特训 3 热化学与电化学原理 1 2016 杭州学军中学5 月模拟 一定条件下 由CO2和 H2制备甲醇的过程中含有下列反 应 反应 1 CO2 g H2 g CO g H2O g H1 反应 2 CO g 2H2 g CH3OH g H2 反应 3 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H3 其对应的平衡常数分别为K1 K2 K3 它们随温度变化的曲线如图l 所示 反应1 3 的活化 能如图 2 所示 图 1 图 2 1 则 H2 填 或 H3 理由是 2 反应1 中 S1 填 或 0 指出有利于自发进行的温度条件 唐玲出品 填 较高温
2、度 或 较低温度 2 2016 浙江高三下六校联考 下图是一定条件下H2还原 NO生成 N2和 1 mol 水蒸气的能 量变化示意图 写出该反应的热化学方程式 H用 E1 E2 E3表示 3 2016 金丽衢十二校高三下二联 汽车尾气排放的一氧化碳 氮氧化物等气体已成为大 气污染的主要来源 根据下列示意图回答有关问题 1 汽车发动机工作时会引发N2 g O2 g 2NO g H 180 kJ mol 1 其能量变化示 意图如下 N2g 946 kJ mol 1 2NgO2g 498 kJ mol 1 2Og a kJ mol 1 2NO g 则NO 中氮氧键的键能为 kJ mol 1 2 空燃
3、比过小易产生CO 有人提出可以设计反应2CO g 2C s O2 g 来消除 CO的污染 判断该设想是否可行 并说出理由 4 2016 浙江高考压轴卷 工业燃烧煤 石油等化石燃料释放出大量氮氧化物 NOx CO2 SO2等气体 严重污染空气 对废气进行脱硝 脱碳和脱硫处理可实现绿色环保 废物利用 1 脱硝 已知 H2的热值为142 9 kJ g 1 N2 g 2O2 g 2NO2 g H 133 kJ mol 1 H2O g H2O l H 44 kJ mol 1 唐玲出品 催 化 剂 存 在 下 H2还 原NO2生 成 水 蒸 气 和 其 他 无 毒 物 质 的 热 化 学 方 程 式 为
4、2 脱碳 向2 L 密闭容器中加入2 mol CO2 6 mol H2 在适当的催化剂作用下 发生反应 CO2 g 3H2 g CH3OH l H2O l 该反应自发进行的条件是 填 低温 高温 或 任意温度 5 2016 温州一模 通过下列反应可以制备甲醇 CO g 2H2 g CH3OH l H 已知 化学式H2 g CO g CH3OH l 标准燃烧热 25 H kJ mol 1 285 8 283 0 726 5 计算上述反应的 H kJ mol 1 6 2016 温州十校联合体下期初 尿素 CO NH2 2 是一种非常重要的高效氮肥 工业上以 NH3 CO2为原料生产尿素 该反应实际
5、为二步反应 第一步 2NH3 g CO2 g H2NCOONH 4 s H 272 kJ mol 1 第二步 H2NCOONH4 s CO NH2 2 s H2O g H 138 kJ mol 1 写出工业上以NH3 CO2为 原料合成尿素 的热化学方程式 7 2016 宁波效实中学高一下期中 现以 NO2 O2 N2O5 熔融盐 NaNO 3组成的燃料电池 采 用电解法制备N2O5 装置如图所示 1 石墨 电极上发生反应的电极反应式 2 电解池中生成N2O5的电极反应式 唐玲出品 8 2016 贵州贵阳一中八模 硝化法是一种古老的生产硫酸的方法 同时实现了氮氧化物 的循环转化 主要反应 NO
6、2 g SO2 g SO3 g NO g H 41 8 kJ mol 1 1 已知 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 196 6 kJ mol 1 写出 NO和 O2反应生成 NO2的热化学方程式 2 N2H4 肼或联氨 燃料电池 产生稳定 无污染的物质 原理如图所示 M电极发生的电极反 应式为 9 2016 山东实验中学打靶测试 工业上 采用石墨 铁棒作为电极 电解除去废水中的 CN N 为 3 价 下同 装置如图所示 通电过程中 阳极区两种离子的放电产物会进一步 发生反应 其方程式 Cl2 CNO OH Cl CO2 3 H2O 未配平 最终阴 阳两极 均有无色无味气体产生 1 铁
7、电极应连接直流电源的 填写电极名称 2 上述反应方程式配平后 内应填写 3 阳极上发生的电极反应为2Cl 2e Cl 2 和 10 2016 杭州七校高二下期中 甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料 可用于制造 甲醛和农药 并常用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等 1 工业上可利用CO2和 H2生产甲醇 方程式如下 CO2 g 3H2 g CH3OH l H2O g H Q1kJ mol 1 唐玲出品 又查资料得知 CH3OH l 1 2 O2 g CO2 g 2H2 g H Q2 kJ mol 1 H2O g H2O l H Q3kJ mol 1 则 表 示 甲 醇 的 燃 烧 热 的 热
8、化 学 方 程 式 为 2 甲醇燃料电池是符合绿色化学理念的新型燃料电池 下图是以甲醇燃料电池 甲池 为电 源的电解装置 已知 A B C D E F 都是惰性电极 丙中为 0 1 mol L 1 CuSO4溶液 假 设反应前后溶液体积不变 当向甲池通入气体a 和 b 时 D极附近呈红色 回答下列问题 a 物质是 A电极的电极反应式为 乙装置中的总化学方程式为 当乙装置中C电极收集到224 mL 标况下 气体时 丙中溶液的pH 11 2016 云南玉溪一中七模 如图所示 利用电化学原理将NO2转化为重要化工原料C 若 A为 NO2 B为 O2 则负极的电极反应式为 参考答案 1 1 0 S0
9、解析 1 H 断键吸收的能量 成键放出的能量 946 498 2a 180 解得 a 632 即 NO中氮氧键的键能为316 kJ mol 1 2 不合理 由于2C s O2 g 2CO g 为典型的 燃烧反应 是放热反应 因此2CO g 2C s O2 g 是吸热反应 且为熵减的反应 即 H 0 S0 恒成立 因此该反应在任何条件下都不能自 发进行 4 1 4H2 g 2NO2 g N2 g 4H2O g H 1 100 2 kJ mol 1 2 低温 解析 1 已知 H2的热值为142 9 kJ g 1 标准燃烧热为 285 8 kJ mol 1 H 2 g 1 2O 2 g H2O l
10、H 285 8 kJ mol 1 N2 g 2O2 g 2NO2 g H 133 kJ mol 1 H2O g H2O l H 44 kJ mol 1 4 4 得到催化剂存在下 H2还原 NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程 式 为4H2 g 2NO2 g N2 g 4H2O g H 1 100 2 kJ mol 1 2 CO2 g 3H2 g CH3OH l H2O l 熵变 S 0 则反应焓变 H 0 低温下满足 H T S 0 5 128 1 解析 1 标准燃烧热为1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量 根据盖斯定律 CO g 2H2 g CH3OH l H 726 5
11、 283 285 8 2 128 1 kJ mol 1 6 2NH3 g CO2 g H2O g CO NH2 2 s H 134 kJ mol 1 解析根据盖斯定律 2NH3 g CO2 g H2NCOONH 4 s H 272 kJ mol 1 H2NCOONH4 s CO NH2 2 s H2O g H 138 kJ mol 1 将 可得以NH3 CO2为原 料合成尿素的热化学方程式为2NH3 g CO2 g H2O g CO NH2 2 s H 134 kJ mol 1 7 1 NO2 NO 3 e N 2O5 2 N2O4 2HNO3 2e 2N 2O5 2H 解析由 4NO2 g
12、O2 g 2N2O5 g 可知 NO2被氧化 因此石墨 作为负极 电极方程式为 NO2 NO 3 e N 2O5 石墨 通入氧气 发生还原反应 为原电池的正极 电极方程式为O2 2N2O5 4e 4NO 3 左侧 Pt 为阳极 N2O4 N2O5 氮元素化合价升高 发生氧化反应 阳 极电极反应式为N2O4 2HNO 3 2e 2N 2O5 2H 阴极发生 2H 2e H 2 的反应 因此应 该在左侧生成N2O5 即在阳极区域生成 8 1 2NO g O2 g 2NO2 g H 113 0 kJ mol 1 2 N2H4 4e N 2 4H 解析 1 已知 NO2 g SO2 g SO3 g N
13、O g H 41 8 kJ mol 1 2SO 2 g 唐玲出品 O2 g 2SO3 g H 196 6 kJ mol 1 则反应 2NO g O 2 g 2NO2 g 可以看 成是 2 得到的 所以该反应的 H 196 6 kJ mol 1 2 41 8 kJ mol 1 113 0 kJ mol 1 2 由氢离子的移动方向可知 M区为负极 发生的电极反应式为N2H4 4e N 2 4H 9 1 负极 2 N2 3 CN 2e 2OH CNO H 2O 解析 1 根据发生的电极反应 可以知道金属铁是阴极 接电源的负极 2 据氧化还原反 应的原理 其反应方程式为3Cl2 2CNO 8OH N
14、2 6Cl 2CO2 3 4H2O 3 阳极发生氧 化反应 阳极的电极反应式 CN 2e 2OH CNO H 2O和 2Cl 2e Cl 2 10 1 CH3OH l 3 2O 2 g CO2 g 2H2O l H 2Q1 3Q2 2Q3 kJ mol 1 2 甲醇CH3OH 6e 8OH CO 2 3 6H2O 2NaCl 2H2O 通电 2NaOH H2 Cl2 1 解析 1 已知 CO2 g 3H2 g CH3OH l H2O g H Q1 kJ mol 1 CH 3OH l 1 2O2 g CO2 g 2H2 g H Q2kJ mol 1 H 2O g H2O l H Q3kJ mol
15、 1 由 2 3 2 得 CH3OH l 3 2O2 g CO2 g 2H2O l H 2Q1 3Q 2 2Q3 kJ mol 1 2 A B C D E F 都是惰性电极 乙中装的是滴有酚酞的饱和 NaCl 溶 液 D 极附近呈红色 那么D 极发生的反应为2H 2e H 2 可以推出A 为燃料电池的 负极 B为燃料电池的正极 a 物质是甲醇 发生的电极反应 CH3OH 6e 8OH CO 2 3 6H2O 乙装置中是电解饱和食盐水 化学方程式为2NaCl 2H2O 通电 2NaOH H2 Cl2 当乙装置中C电极的反应为2Cl 2e Cl2 生成 224 mL 标况下 气体时 转 移的电子数为0 02 mol 丙中 E电极的电极反应式为 4OH 4e 2H 2O O2 转移 0 02 mol 电子 产生的H 的物质的量为 0 02 mol 物质的量浓度 0 02 mol 0 2 L 0 1 mol L 1 pH为 1 11 NO2 e H 2O NO 3 2H 解析NO2在负极上失去电子发生氧化反应转化为NO 3 故电极反应式为NO2 e H 2O NO 3 2H
