答案:(1)放热 (2)ΔH=-92 kJ/mol ΔH=-30.6 kJ/mol
点拨:(1)反应N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)过程中,共断裂1 mol N≡N和3 mol H—H,形成6 mol N—H,则断键共吸热为946 kJ/mol×1 mol+436 kJ/mol×3 mol=2 254kJ,
形成N—H共放热=391 kJ/mol×6 mol=2 346 kJ, 由于放出热量>吸收热量,故反应放热。
(2)1 mol N2完全反应生成NH3的反应热为ΔH=-(2 346-2 1254)kJ/mol=-92 kJ/mol,而1 mol H2只与mol N2反应,所以1 mol
3H2完全反应生成NH3的反应热为:
1
ΔH=-92 kJ/mol×=-30.6 kJ/mol。
3
航天器化学能推进剂
发射“嫦娥二号”探月卫星使用的“长三甲”火箭一、二级发动机推进剂为偏二甲肼/四氧化二氮,三级发动机推进剂为液氢/液氧。不同级别的发动机采用了不同的推进剂,这其中有什么区别呢?
一、二级发动机推进剂为偏二甲肼(C2H8N2)/四氧化二氮(N2O4),其中C2H8N2为燃烧剂,N2O4为氧化剂。它们在发动机燃烧室内发生反应(C2H8N2+2N2O4===2CO2+4H2O+3N2),产生大量高温燃气。偏二甲肼属Ⅲ级毒性物质,可对人体中枢神经系统、肝脏等造成伤害。N2O4常温下会分解为红棕色NO2气体,我们在电视直播画面上看到火箭在发射前几秒钟会放出红棕色的“烟”就是这个原因。N2O4也有毒,可对神经系统造成伤害。
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偏二甲肼/四氧化二氮作推进剂的最大优点是无需高温点火,燃烧剂与氧化剂接触即自动点火,不会存在中途熄火的问题,而且在常温下就能方便地贮存和运输;缺点是有剧毒、易通过皮肤吸收而使人致癌。因此,偏二甲肼/四氧化二氮推进剂在生产、运输、贮存、加注和火箭发射过程等各个环节中均会因泄漏或不完全燃烧而造成污染。
“长三甲”火箭三级发动机推进剂为液氢/液氧。其中液氢为燃烧剂,液氧为氧化剂(2H2+O2===2H2O)。
与传统的肼类推进剂相比,液氢/液氧推进剂的突出优点是无毒无污染、高比冲(单位秒流量的推进剂产生的推力比使用其他推进剂更高)。缺点是使用成本高、技术要求高,贮存、加注程序复杂:液氢和液氧需在低温下保存,临近发射才能加注进入箭体贮箱;液氢温度低于-253℃,液氧温度低于-183℃,因此尽管燃料贮箱进行了水平极高的保温设计,火箭周围的空气还是会迅速地被冷凝成水汽,为了防止结冰,要不停地用氮气吹除;同时,在常温下不断汽化的液氢液氧,会使贮箱的压力越来越高,而一粒沙子从一米高处落下来的能量就能引起爆炸,因此需要一边加注一边泄压,不停地把汽化后的燃料导入燃烧池烧掉,直至发射前的最后几秒。
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1-1-2热化学方程式 中和热的测定 一、选择题 1.(2012·试题调研)下列说法不正确的是( )
A.物质发生化学反应的反应热仅指反应放出的热量
B.热化学方程式中各物质的化学计量数只表示物质的量,不表示分子的个数 C.所有的燃烧反应都是放热的
D.热化学方程式中,化学式前面的化学计量数可以是分数 答案:A 2.(2012·山东青岛高二期中检测)根据热化学方程式:S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=a kJ·mol-1(a=-297.2),下列说法中不正确的是( ) A.S(s)在氧气中燃烧的反应是放热反应 B.S(g)+O2(g)===SO2(g) ΔH=b kJ·mol-1,则a
C.1 mol SO2(g)所具有的能量低于1 mol S(s)与1 mol O2(g)所具有的能量之和 D.16 g固体硫在氧气中充分燃烧,可放出148.6 kJ的热量 答案:B 3.(2012·经典习题选萃)下列说法中正确的是( )
A.书写热化学方程式时,只要在化学方程式的右端写上热量的符号和数值即可 B.凡是在加热或点燃条件下进行的反应都是吸热反应
C.表明反应所放出或吸收热量的化学方程式叫做热化学方程式 D.氢气在氧气中燃烧的热化学方程式是 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH=-483.6 kJ 答案:C
点拨:热化学方程式需写出物质的聚集状态,A错;放热反应也可能在加热或点燃条件下进行,B错;D项ΔH的单位错,应为kJ/mol。 4.(2012·试题调研)下列热化学方程式书写正确的是( ) 500℃A.2SO2+O2????V2O52SO3 ΔH=-196.6 kJ/mol 1
B.H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
2
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol D.C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=+393.5 kJ/mol 答案:B
点拨:热化学方程式要标明物质的聚集状态,A错;放热反应ΔH为“-”,吸热反应ΔH为“+”,D错,ΔH的单位为kJ/mol,C错。
5.在25 ℃、101 kPa下,0.1 mol甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热72.65 kJ,下列热化学方程式正确的是( )
A.CH3OH(l)+3/2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+726.5 kJ/mol
B.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=+1 453 kJ/mol
C.CH3OH(l)+3/2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-726.5 kJ/mol
D.2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g)
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ΔH=-1 453 kJ/mol 答案:C
点拨:0.1 mol甲醇燃烧放出热量为72.65 kJ,则1 mol甲醇燃烧放出的热量为726.5 kJ。 6.已知:①1 mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量 ②1 mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量 ③由H原子和Cl原子形成1 mol HCl分子时释放431 kJ的能量。下列叙述正确的是( )
A.氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是:H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g) B.氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体,反应的ΔH=+183 kJ/mol C.氢气和氯气反应生成2 mol氯化氢气体,反应的ΔH=-183 kJ/mol D.氢气和氯气反应生成1 mol氯化氢气体,反应的ΔH=-183 kJ/mol 答案:C
点拨:热化学方程式必须有ΔH,所以A错;据ΔH=反应物中断键吸收的能量之和-生成物中化学键形成释放的能量之和。则反应H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH=(436+243-431×2) kJ/mol=-183 kJ/mol,C正确。
7.已知:H2(g)+F2(g)===2HF(g) ΔH=-270 kJ·mol-1,下列说法正确的是( ) A.拆开1 mol H—H与1 mol F—F需要的总能量大于拆开2 mol H—F需要的能量 B.1 mol氢气与1 mol氟气反应生成2 mol液态氟化氢放出的热量小于270 kJ
C.在相同条件下,1 mol氢气与1 mol氟气的能量总和大于2 mol氟化氢气体的能量 D.标准状况下,2 L氟化氢气体分解成1 L的氢气和1 L的氟气吸收270 kJ热量 答案:C 点拨:在化学反应中,断开旧键吸收能量,形成新键放出能量;ΔH=ΣE(生成物能量 )-ΣE(反应物能量)≈ΣE(反应物键能)-ΣE(生成物键能)。该反应放热,生成物的键能之和大于反应物的键能之和,A错;物质的三态变化存在能量的变化,由气态变为液态,放出能量,故B错;反应放热,生成物的总能量小于反应物的总能量,C对;该反应的ΔH=-270 kJ·mol-1,是指1 mol F2和1 mol H2反应生成2 mol HF放出的热量,故D错。 8.下列实验操作中一定会造成误差的是( )
A.在中和热的测定实验中用Ba(OH)2代替NaOH;H2SO4代替HCl B.将pH试纸用蒸馏水湿润后测某溶液的pH C.用碱石灰来干燥氨气
D.使用天平称量时不小心将药品与砝码的位置放反了 答案:A
点拨:A项中由于Ba(OH)2和H2SO4反应除生成水外还生成BaSO4沉淀,一定会产生误差;B项中,某溶液若为中性,将pH试纸用蒸馏水润湿不会产生误差;C不会造成误差;D项中不用游码时不会造成误差。
9.已知:①2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1;②H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。下列说法中错误的是( )
A.①式表示25℃,101 kPa时,2 mol H2和1 mol O2完全燃烧生成2 mol H2O(l)放热571.6 kJ
B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)中ΔH大于-571.6 kJ·mol-1
C.将含1 mol NaOH的水溶液与50 g 98%的硫酸溶液混合后放出的热量为57.3 kJ D.将含1 mol NaOH的稀溶液与含1 mol CH3COOH的稀溶液混合后放出的热量小于57.3 kJ 答案:C
点拨:C项过程在发生中和反应放出热量之外,还伴随着浓硫酸稀释所放出的热量,故该项错。
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10.0.3 mol的气态高能燃烧乙硼烷(B2H6)在氧气中燃烧,生成固态三氧化二硼和液态水,放出649.5 kJ的热量,又知:H2O(l)===H2O(g) ΔH=+44 kJ·mol-1,下列热化学方程式正确的是( )
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A.B2H6(g)+O2(g)===B2O3(s)+H2O(g) ΔH=-677.7 kJ·mol-1 33
B.B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(g) ΔH=-2 165 kJ·mol-1 C.B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(g) ΔH=-2 033 kJ·mol-1 D.B2H6(g)+3O2(g)===B2O3(s)+3H2O(l) ΔH=-2 033 kJ·mol-1 答案:AC
点拨:本题考查热化学方程式的书写。需要注意的是题干中所给的生成物的聚焦状态:水为液态,三氧化二硼为固态。若写成水为气态,则需考查水汽化时的吸热。 11.(2012·试题调研)实验室进行中和热测定的实验时除需要大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)外,其他所用的仪器和试剂均正确的一组是( ) A.0.50 mol·L-1盐酸,0.50 mol·L-1NaOH溶液,100 mL 量筒1个 B.0.50 mol·L-1盐酸,0.50 mol·L-1NaOH溶液,100 mL 量筒2个 C.0.50 mol·L-1盐酸,0.50 mol·L-1NaOH溶液,50 mL 量筒1个 D.0.50 mol·L-1盐酸,0.55 mol·L-1NaOH溶液,50 mL 量筒2个 答案:D 点拨:本实验中为了保证0.50 mol·L-1的盐酸完全被中和,采用0.55 mol·L-1NaOH溶液,使碱稍过量,故A项不符合。所需酸、碱量均为50 mL,故B项不符合。酸、碱分别用不同的量筒量取,故C项不符合。 二、非选择题 12.(2012·经典习题选萃)根据如图所示图像,写出反应的热化学方程式并回答下列问题:
(1)反应过程①的热化学方程式为:
_____________________________________________________。 (2)反应过程②的热化学方程式为:
_____________________________________________________。 (3)Q与Q1的关系:Q______Q1(填“<”、“>”或“=”)。 答案:(1)A2(g)+B2(g)===C(g) ΔH=-Q kJ/mol
(2)C(g)===A2(g)+B2(g) ΔH=+Q1 kJ/mol (3)=
点拨:图中已清楚地标明两个反应的反应物、生成物和反应热,按照书写热化学方程式的规则,不难写出相应的热化学方程式。因为两个反应互为逆反应,因此其反应热的数值相等,符号相反。
13.某些化学键的键能(断裂或形成1 mol A—B化学键所吸收或放出的能量)如下表( kJ·mol-1) 键 H—H Br—Br I—I Cl—Cl H—Cl H—I H—Br 15页 第15页共