人教版高中化學(xué)選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》課本習(xí)題參考答案.doc

人教版高中化學(xué)選修四化學(xué)反應(yīng)原理課本習(xí)題參考答案 第一單元 第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化 1. 化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的能量,叫做反應(yīng)熱,在恒壓條件下,它等于反應(yīng)前 后物質(zhì)的焓變,符號(hào)是H,單位是 kJ/mol.例如1 mol H2 (g)燃燒,生成1 mol H2O(g), 其反應(yīng)熱H=-241.8 kJ/mol. 2. 化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵斷裂,形成新的化學(xué)鍵,重新組合成生成 物的分子.舊鍵斷裂需要吸收能量,新鍵形成需要放出能量.當(dāng)反應(yīng)完成時(shí),若生成物釋放 的能量比反應(yīng)物吸收的能量大, 則此反應(yīng)為放熱反應(yīng); 若生成物釋放的能量比反應(yīng)物吸收的 能量小,反應(yīng)物需要吸收能量才能轉(zhuǎn)化為生成物,則此反應(yīng)為吸熱反應(yīng).第二節(jié) 燃燒熱能源1. 在生產(chǎn)和生活中,可以根據(jù)燃燒熱的數(shù)據(jù)選擇燃料.如甲烷,乙烷,丙烷,甲醇, 乙醇,氫氣的燃燒熱值均很高,它們都是良好的燃料. 2. 化石燃料蘊(yùn)藏量有限,不能再生,最終將會(huì)枯竭,因此現(xiàn)在就應(yīng)該尋求應(yīng)對(duì)措施. 措施之一就是用甲醇,乙醇代替汽油,農(nóng)牧業(yè)廢料,高產(chǎn)作物(如甘蔗,高粱,甘薯,玉米 等) ,速生樹木(如赤楊,刺槐,桉樹等) ,經(jīng)過發(fā)酵或高溫?zé)岱纸饩涂梢灾圃旒状蓟蛞掖? 由于上述制造甲醇,乙醇的原料是生物質(zhì),可以再生,因此用甲醇,乙醇代替汽油是應(yīng)對(duì)能 源危機(jī)的一種有效措施. 3. 氫氣是最輕的燃料,而且單位質(zhì)量的燃燒熱值最高,因此它是優(yōu)異的火箭燃料,再 加上無污染,氫氣自然也是別的運(yùn)輸工具的優(yōu)秀燃料.在當(dāng)前,用氫氣作燃料尚有困難,一 是氫氣易燃,易爆,極易泄漏,不便于貯存, 運(yùn)輸; 二是制造氫氣尚需電力或別的化石燃料, 成本高. 如果用太陽能和水廉價(jià)地制取氫氣的技術(shù)能夠突破, 則氫氣能源將具有廣闊的發(fā)展 前景. 4. 甲烷是一種優(yōu)質(zhì)的燃料,它存在于天然氣之中.但探明的天然氣礦藏有限,這是人 們所擔(dān)心的.現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)海底存在大量水合甲烷,其儲(chǔ)量約是已探明的化石燃料的2倍.如果 找到了適用的開采技術(shù),將大大緩解能源危機(jī). 5. 柱狀圖略.關(guān)于如何合理利用資源,能源,學(xué)生可以自由設(shè)想.在上述工業(yè)原材料 中,能源單耗最大的是鋁;產(chǎn)量大,因而總耗能量大的是水泥和鋼鐵.在生產(chǎn)中節(jié)約使用原 材料,加強(qiáng)廢舊鋼鐵,鋁,銅,鋅,鉛,塑料器件的回收利用,均是合理利用資源和能源的措施. 6. 公交車個(gè)人耗油和排出污染物量為私人車的1/5,從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度看,發(fā)展公交車 更為合理. 第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算1. C(s)+O2 (g) = CO2 (g) H=-393.5 kJ/mol 2.5 mol C 完全燃燒,H=2.5 mol(-393.5 kJ/mol)=-983.8 kJ/mol 2. H2 (g)的燃燒熱 H=-285.8 kJ/mol 欲使 H2完全燃燒生成液態(tài)水,得到1 000 kJ 的熱量,需要 H2 1 000 kJ285.8 kJ/mol=3.5 mol 3. 設(shè) S 的燃燒熱為 H S(s)+O2 (g) = SO2 (g) 32 g/mol H 4g -37 kJ H=32 g/mol(-37 kJ)4 g =-296 kJ/mol 4. 設(shè) CH4的燃燒熱為 H CH4 (g)+O2 (g) = CO2 (g)+2H2O(g) 16 g/mol H 1g -55.6 kJ H=16 g/mol(-55.6 kJ)1 g =-889.6 kJ/mol 5. (1)求3.00 mol C2H2完全燃燒放出的熱量 Q C2H2 (g)+5/2O2 (g) = 2CO2 (g)+H2O(l) 26 g/mol H 2.00 g -99.6 kJ H=26 g/mol(-99.6 kJ)2.00 g =-1 294.8 kJ/mol Q=3.00 mol(-1 294.8 kJ/mol)=-3 884.4 kJ-3 880 kJ (2)從4題已知 CH4的燃燒熱為-889.6 kJ/mol,與之相比,燃燒相同物質(zhì)的量的 C2H2放出的 熱量多. 6. 寫出 NH3燃燒的熱化學(xué)方程式 NH3 (g)+5/4O2 (g) = NO2 (g)+3/2H2O(g) 將題中(1)式乘以3/2,得: 3/2H2 (g)+3/4O2 (g) = 3/2H2O(g) 3/2H1=3/2(-241.8 kJ/mol) =-362.7 kJ/mol 將題中(2)式照寫: 1/2N2 (g)+O2 (g) = NO2 (g) H2=+33.9 kJ/mol 將題中(3)式反寫,得 NH3 (g) = 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) -H3=46.0 kJ/mol 再將改寫后的3式相加,得: 2 7. 已知1 kg 人體脂肪儲(chǔ)存32 200 kJ 能量，行走1 km 消耗170 kJ,求每天行走5 km,1年因此 而消耗的脂肪量: 170 kJ/km5 km/d365 d32 200 kJ/kg=9.64 kg 8. 此人脂肪儲(chǔ)存的能量為4.2105 kJ.快速奔跑1 km 要消耗420 kJ 能量,此人脂肪可以維持 奔跑的距離為:4.2105 kJ420 kJ/km=1 000 km 9. 1 t 煤燃燒放熱2.9107 kJ 50 t 水由20 升溫至100 ,溫差100 -20 =80 ,此時(shí)需吸熱: 50103 kg80 4.184 kJ/(kg)=1.673 6107 kJ 鍋爐的熱效率=(1.673 6107 kJ2.9107 kJ)100% =57.7% 10. 各種塑料可回收的能量分別是: 耐綸5 m34.2104 kJ/m3=21104 kJ 聚氯乙烯50 m31.6104 kJ/m3=80104 kJ 丙烯酸類塑料5 m31.8104 kJ/m3=9104 kJ 聚丙烯40 m31.5104 kJ/m3=60104 kJ 將回收的以上塑料加工成燃料,可回收能量為 21104 kJ+80104 kJ+9104 kJ+60104 kJ=170104 kJ=1.7106 kJ 3 第二單元 第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率1. 略. 2. 1:3:2. 3. (1)A; (2)C; (3)B. 4. D. 5. A. 第二節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 1. (1)加快.增大了反應(yīng)物的濃度,使反應(yīng)速率增大. (2)沒有加快.通入 N2后,容器內(nèi)的氣體物質(zhì)的量增加,容器承受的壓強(qiáng)增大,但反應(yīng)物 的濃度(或其分壓)沒有增大,反應(yīng)速率不能增大. (3)降低.由于加入了 N2,要保持容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變,就必須使容器的容積加大,造成 H2和 I2蒸氣的濃度減小,所以,反應(yīng)速率減小. (4)不變.在一定溫度和壓強(qiáng)下,氣體體積與氣體的物質(zhì)的量成正比,反應(yīng)物的物質(zhì)的量 增大一倍,容器的容積增大一倍,反應(yīng)物的濃度沒有變化,所以,反應(yīng)速率不變. (5)加快.提高溫度,反應(yīng)物分子具有的能量增加,活化分子的百分?jǐn)?shù)增大,運(yùn)動(dòng)速率加 快,單位時(shí)間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)增加,反應(yīng)速率增大. 2. A.催化劑能夠降低反應(yīng)的活化能,成千上萬倍地提高反應(yīng)速率,使得緩慢發(fā)生的反應(yīng) 2CO+2NO= N2+2CO2迅速進(jìn)行.給導(dǎo)出的汽車尾氣再加壓,升溫的想法不合乎實(shí)際. 第三節(jié) 化學(xué)平衡1. 正,逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量(或濃度)保持不變.2. 3. 反應(yīng)混合物各組分的百分含量,濃度,溫度,壓強(qiáng)(反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量有變化的 反應(yīng)) ,同等程度地改變正,逆反應(yīng),不能使. 4. (1)該反應(yīng)是可逆反應(yīng),1 mol N2和3 mol H2不能完全化合生成2 mol NH3,所以,反應(yīng) 放出的熱量總是小于92.4 kJ. (2)適當(dāng)降低溫度,增大壓強(qiáng). 5. B; 6. C; 7. C; 8. C. 9. 設(shè):CO 的消耗濃度為 x. 第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 1. 銨鹽溶解常常是吸熱的,但它們都能在水中自發(fā)地溶解.把兩種或兩種以上彼此不 4 發(fā)生反應(yīng)的氣體依次通入到同一個(gè)密閉容器中,它們能自發(fā)地混合均勻. 2. 在封閉體系中焓減和熵增的反應(yīng)是容易自發(fā)發(fā)生的.在判斷化學(xué)反應(yīng)的方向時(shí)不能 只根據(jù)焓變 H,Al +2SO42 +2Ba2 +4OH = 2BaSO4+AlO2 +2H2O; + - + - =,2Al3 +3SO42 +3Ba2 +6OH = 3BaSO4+2Al(OH)3 - - - + - 7. CO32 +H2O=HCO3 +OH , Ca2 +CO32 =CaCO3 - - 8. Na2CO3溶液的 pHNaHCO3溶液的 pH,因?yàn)橛?HCO3 電離成 CO32 比由 H2CO3電離成 - HCO3 更難,即 Na2CO3與 NaHCO3是更弱的弱酸鹽,所以水解程度會(huì)大一些. 9. (1) SOCl2 +H2O SO2+ 2HCl (2) AlCl3溶液易發(fā)生水解,AlCl36 H2O 與 SOCl2混合加熱,SOCl2與 AlCl36 H2O 中的結(jié)晶水 作用,生成無水 AlCl3及 SO2和 HCl 氣體. ,加氨水可中和水解反應(yīng)生成的 HCl,以 10. 加水的效果是增加水解反應(yīng)的反應(yīng)物 c(SbCl3) + 減少生成物 c(H ) ,兩項(xiàng)操作的作用都是使化學(xué)平衡向水解反應(yīng)的方向移動(dòng). 11. 受熱時(shí),MgCl26H2O 水解反應(yīng)的生成物 HCl 逸出反應(yīng)體系,相當(dāng)于不斷減少可逆反 應(yīng)的生成物,從而可使平衡不斷向水解反應(yīng)方向移動(dòng);MgSO47H2O 沒有類似可促進(jìn)水解反 應(yīng)進(jìn)行的情況. 第四節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡 難溶電解質(zhì)的溶解平衡1. 文字描述略. 2. C; 3. D; 4. C. 7 5. (1) S2 與 H 作用生成的 H2S 氣體會(huì)逸出反應(yīng)體系,使 FeS 的沉淀溶解平衡向溶解方向移 動(dòng). (2) 硫酸鈣也難溶于水,因此向碳酸鈣中加硫酸是沉淀轉(zhuǎn)化的問題,但硫酸鈣的溶解度大于 + 碳酸鈣,轉(zhuǎn)化不能實(shí)現(xiàn).醋酸鈣溶于水,且醋酸提供的 H 與碳酸鈣沉淀溶解平衡中的 CO32作用,可生成 CO2逸出反應(yīng)體系,使其沉淀溶解平衡向溶解的方向移動(dòng). (3) 硫酸溶液中的 SO42-對(duì) BaSO4的沉淀溶解平衡有促進(jìn)平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)的作用. 6. 略. - + 8 第四單元 第一節(jié) 原電池1. 由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.氧化反應(yīng),負(fù)極;還原反應(yīng),正極. 2. 銅,Cu-2e = Cu ;銀,Ag +e = Ag. 3. a,c,d,b. 4. B; 5. B,D. 2+ + - 圖4-2鋅鐵原電池裝置 6. 裝置如圖4-2所示. 負(fù)極:Zn-2e = Zn 2+ 2+ 正極:Fe +2e = Fe 第二節(jié) 化學(xué)電源1. A; 2. C; 3. C. 4. 鉛蓄電池放電時(shí)的電極反應(yīng)如下: 負(fù)極:Pb(s)+SO4 (aq)-2e = PbSO4(s) 正極:PbO2 (s)+4H (aq)+SO4 (aq)+2e = PbSO4 (s)+2H2O(l) 鉛蓄電池充電時(shí)的電極反應(yīng)如下: + 22- 9 陰極:PbSO4 (s)+2e = Pb(s)+SO4 (aq) 陽極:PbSO4 (s)+2H2O(l)-2e = PbO2(s)+4H (aq)+SO4 (aq) 總反應(yīng)方程式: + 2- - 2- 第三節(jié) 電解池 1. A; 2. D. 3. 原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,電解池是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置.例如鋅銅 原電池,在鋅電極上發(fā)生氧化反應(yīng),稱為負(fù)極,在銅電極上發(fā)生還原反應(yīng),稱為正極. 負(fù)極:Zn-2e = Zn (氧化反應(yīng)) 正極:Cu +2e = Cu(還原反應(yīng)) 電子通過外電路由負(fù)極流向正極. 電解池:以 CuCl2溶液的電解裝置為例.與電源正極相連的電極叫做陽極,與電源負(fù)極 相連的電極叫陰極. 陽極:2Cl -2e = Cl2(氧化反應(yīng)) 陰極:Cu +2e = Cu(還原反應(yīng)) 電子通過外電路由陽極流向陰極. 4. 電鍍是把待鍍金屬制品作陰極,把鍍層金屬作陽極,電解精煉銅是把純銅板作陰極,粗 銅板作陽極, 通過類似電鍍的方法把銅電鍍到純銅板上去, 而粗銅中的雜質(zhì)留在陽極泥或電 解液中,從而達(dá)到精煉銅的目的.其電極主要反應(yīng)如下: 陽極(粗銅) :Cu-2e = Cu (氧化反應(yīng)) 陰極(純銅) :Cu +2e = Cu(還原反應(yīng)) 補(bǔ)充:若粗銅中含有鋅,鎳,銀,金等雜質(zhì),則在陽極鋅,鎳等比銅活潑的金屬也會(huì)被 氧化: 陽極(粗銅) :Zn-2e = Zn 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 10 Ni2e = Ni - 2+ 由于附著在粗銅片上銀,金等金屬雜質(zhì)不如銅活潑,不會(huì)在陽極被氧化,所以當(dāng)銅氧化 后,這些微小的雜質(zhì)顆粒就會(huì)掉進(jìn)電解質(zhì)溶液中,沉積在陽極附近(即陽極泥,成為提 煉貴重金屬的原料) . 在陰極,電解質(zhì)溶液中 Zn 和 Ni 的氧化性又不如 Cu 強(qiáng),難以在陰極獲得電子被還原, 故 Zn 和 Ni 被滯留在溶液中.因此,在陰極只有 Cu 被還原并沉積在純銅片上,從而達(dá)到 了通過精煉提純銅的目的. 5. 電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)式為: 陽極:2Cl -2e = Cl2(氧化反應(yīng)) 陰極:2H +2e = H2(還原反應(yīng)) 或陰極:2H2O+2e = H2+2OH (還原反應(yīng)) 總反應(yīng):2NaCl+2H2O = 2NaOH+H2+Cl2 在陰極析出1. 42 L H2,同時(shí)在陽極也析出1.42 L Cl2. 6. 依題意,電解 XCl2溶液時(shí)發(fā)生了如下變化: + 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ M(X)=3.2 g22.4 L/(1 mol1.12 L)=64 g/mol 即 X 的相對(duì)原子質(zhì)量為64. 又因?yàn)?Cl - 2e = Cl2 2 mol n(e ) - 22.4L 1.12L n(e )=2 mol1.12 L/22.4 L=0.1 mol 即電路中通過的電子有0.1 mol. 11第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)1. 負(fù)極; Fe-2e- = Fe2+; 正極; 析氫腐蝕: +2e- = H2, 2H 析氧腐蝕: 2O+O2+4e- = 4OH2H 2. (1)電化腐蝕,鐵和鐵中的雜質(zhì)碳以及殘留鹽溶液形成了原電池. (2)提示:主要是析氧腐蝕.2Fe-4e- = 2Fe2+;2H2O+O2+4e- = 4OHFe2+2OH- = Fe(OH)2,4Fe(O