2021年杭州高二年级化学下学期第一单元练习题(2)

　　(2)下表是部分化学键的键能数据：

　　化学键 P—P P-O OO PO

　　键能(kJ•mol-1) 198 360xk|b|1 498 X

　　①已知白磷的燃烧热为2 982 kJ•mol-1，白磷(P4)、P4O6、P4O10结构如下图所示，则上表中X=________;

　　②0.5 mol白磷(P4)与O2完全反应生成固态P4O6，放出的热量为________kJ。

　　解析：(1)①本题用极值法讨论，因为M=80 g•mol-1，所以当混合气体中只含有S2和S4时，S2的体积分数较小，设S2的体积分数为x，则64 g•mol-1•x+128 g•mol-1•(1-x)1 mol=80 g•mol-1x=34，即75%。

　　②设硫硫键的键能为x kJ•mol-1，则：

　　-a  kJ•mol-1=18×8•x kJ•mol-1+e kJ•mol-1-2d kJ•mol-1，x=(2d- a-e)kJ•mol-1。

　　(2)①由题意可知P4+5O2===P4O10，ΔH=-2 982 kJ•mol-1。根据图示知，1 mol P4含有6 mol P-P键，1 mol P4O10含12 mol P-O键，4 mol P===O键，根据键能与反应热关系，反应热等于反应物总键能与产物总键能之差，断裂1 mol共价键吸收的能量与生成1 mol该共价键放出的能量数值相等。有198 kJ•mol-1×6+498 kJ•mol-1×5-360 kJ•mol-1×12-4X=-2 982 kJ•mol-1，X=585 kJ•mol-1。②P4+3O2===P4O6，1 mol P4O6含有12 mol P-O键，反应热为ΔH=198 kJ•mol-1×6+498 kJ•mol-1×3-360 kJ•mol-1×12=-1 638 kJ•mol-1，0.5 mol白磷(P4) 与O2完全反应生成固态P4O6放出的热量为1 638 kJ•mol-1×0.5 mol=819 kJ。

　　答案：(1)①75%　②(2d-a-e) kJ•mol-1　(2)①585　②819

　　12.(2014•北京昌平期末)硫酸盐在生产、生活中有广泛的应用。

　　Ⅰ.工业上以重晶石(主要成分BaSO4)为原料制备BaCl2，其工艺流程示意图如下：

　　某研究小组查阅资料得：

　　BaSO4(s)+4C(s)===4CO(g)+BaS(s)

　　ΔH1=+571.2 kJ•mol-1①

　　BaSO4(s)+2C(s)===2CO2(g)+BaS(s)

　　ΔH2=+226.2 kJ•mol-1②

　　(1)用过量NaOH溶液吸收气体，得到硫化钠。该反应的离子方程式是_______________。

　　(2)反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)的ΔH=________

　　________________________________________________________________________。

　　(3)实际生产中必须加入过量的碳，同时还要通入空气，其目的有两个：

　　①从原料角度看，___________________________________________________________;

　　②从能量角度看，①②为吸热反应，碳和氧气反应放热维持反应所需高温。

　　Ⅱ.某燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构如下图所示，电池总反应可表示为2H2+O2===2H2O。

　　请回答：

　　(4)H+由________极通过固体酸是电解质传递到另一极(填a或者b)。

　　(5)b极上发生的电极 反应是_______________________。

　　解析：Ⅰ.(2)由盖斯定律得ΔH=(ΔH1-ΔH2)/2=+172.5 kJ•mol-1。

　　Ⅱ.(4)a极为负极，H+在电池内部由负极流向正极。

　　答案：Ⅰ.(1)H2S+2OH-===S2-+2H2O

　　(2)+172.5 kJ•mol-1

　　(3)使BaSO4(s)得到充分的还原，提高BsS的产量

　　Ⅱ.(4)a

　　(5)O2+4e- +4H+===2H2O

　　13.(2014•浙江省杭州市高三第二次月考)(1)用CH4催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如：

　　CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-574 kJ•mol-1

　　CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-1160 kJ•mol-1

　　若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子总数为________(阿伏加德罗常数用NA表示)，放出的热量为________ kJ。

　　(2)已知：C3H8(g )===CH4(g)+HCCH(g)+H2(g)　ΔH1=+156.6 kJ•mol-1

　　CH3CH=CH2(g)===CH4(g)+HCCH(g)

　　ΔH2=+32.4 kJ•mol-1

　　则相同条件下，反应C3H8(g)===CH3CH=CH2 (g)+H2(g)的ΔH=________kJ•mol-1。

　　(3)甲烷在高温下与水蒸气反应反应方程式为：CH4(g)+H2O(g)=====高温CO(g)+3H2(g)。部分物质的燃烧热数据如下表：已知1 mol H2O(g)转变为1mol H2O(l)时放出44.0  kJ热量。写出CH4和H2O在高温下反应的热化学方程式________________________________________________________________________。

　　物质 燃烧热(kJ•mol-1)

　　H2(g) -285.8

　　CO(g) -283.0

　　CH4(g) -890.3

　　(4)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式______________________。

　　解析：(1)根据盖斯定律可知，①+②即得到CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-867 kJ•mol-1。标准状况下4.48 L CH4的物质的量为0.2 mol，失去0.2 mol×8=1.6 mol电子，放出的热量为0.2 mol×867 kJ•mol-1=173.4 kJ。

　　(2)同样根据盖斯定律可知，①-②即得到C3H8(g)===CH3CH=CH2 (g)+H2(g)，所以该反应的ΔH=+156.6 kJ•mol-1-32.4 kJ•mol-1=+124.2 kJ/mol。

　　(3)根据物质的燃烧热可知，①H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ•mol-1、②CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g)　ΔH=-283.0 kJ•mol-1、③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-890.3 kJ•mol-1、④ H2O(g)===H2O(l)　ΔH=-44.0 kJ/mol。所以根据盖斯定律可知，③+④-①×3-②即得到CH 4(g) + H2O(g)=====高温 CO(g) + 3H2(g) ΔH= -1420.7 kJ/mol。

　　(4)原电池中正极得到电子，所以氮气在正极得到电子。又因为溶液显酸性，所以正极电极反应式是N2 + 6e-+ 8H+ ===2NH+4。

　　答案：(1)1.6NA　173.4　(2)+124.2　(3)CH4(g)+H2O(g)=====高温CO(g)+3H2(g)　ΔH=-1420.7 kJ•mol-1

　　(4)N2+6e-+8H+===2NH+4

　　14.(2014•宁波八校联考)已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8 kJ•mol-1、283.0 kJ•mol-1和726.5 kJ•mol-1。请回答下列问题。

　　(1)用太阳能分解5 mol液态水消耗的能量是________kJ。

　　(2)液态甲醇不完全燃烧生成一氧化碳气体和液态水的热化学方程式为________________________________。

　　(3)在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，则正极的电极反应式为__________________________。

　　理想 状态下，该燃料电池消耗2 mol甲醇所能产生的较大电能为1 404.2 kJ，则该燃料电池的理论效率为________。(燃料电池的理论效率是指电池所产生的较大电 能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)

　　解析：(1)根据能量守恒定律可知分解5 mol液态水消耗的能量与生成5 mol液态水放出的能量相等，285.8 kJ•mol-1×5 mol=1 429 kJ。

　　(2)2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)　ΔH=-566.0 kJ•mol-1①

　　2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)

　　ΔH=-1 453.0 kJ•mol-1②

　　根据盖斯定律(②-①)÷2得：CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l)　ΔH=-443.5 kJ•mol-1。

　　(3)甲醇燃料电池的正极反应物为O2，酸性条件下生成H2O：O2+4e-+4H+===2H2O。2 mol甲醇完全燃烧放出的热量为1 453.0 kJ，故该电池的理论效率为1 404.2 kJ÷1 453.0 kJ×100%=96.6%。

　　答案：(1)1 429

　　(2)CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l)

　　ΔH=-443.5 kJ•mol-1

　　(3)O2+4e-+4H+===2H2O　96.6%

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