人教版高中化学选修四——《化学反应原理》课本习题参考答案
第一单元 第一节 化学反应与能量的变化
1. 化学反应过程中所释放或吸收的能量,叫做反应热,在恒压条件下,它等于反应前 后物质的焓变,符号是ΔH,单位是 kJ/mol.例如1 mol H2 (g)燃烧,生成1 mol H2O(g), 其反应热ΔH=-241.8 kJ/mol.
2. 化学反应的实质就是反应物分子中化学键断裂,形成新的化学键,重新组合成生成 物的分子.旧键断裂需要吸收能量,新键形成需要放出能量.当反应完成时,若生成物释放 的能量比反应物吸收的能量大, 则此反应为放热反应; 若生成物释放的能量比反应物吸收的 能量小,反应物需要吸收能量才能转化为生成物,则此反应为吸热反应.
第二节 燃烧热能源
1. 在生产和生活中,可以根据燃烧热的数据选择燃料.如甲烷,乙烷,丙烷,甲醇, 乙醇,氢气的燃烧热值均很高,它们都是良好的燃料.
2. 化石燃料蕴藏量有限,不能再生,最终将会枯竭,因此现在就应该寻求应对措施. 措施之一就是用甲醇,乙醇代替汽油,农牧业废料,高产作物(如甘蔗,高粱,甘薯,玉米 等) ,速生树木(如赤杨,刺槐,桉树等) ,经过发酵或高温热分解就可以制造甲醇或乙醇. 由于上述制造甲醇,乙醇的原料是生物质,可以再生,因此用甲醇,乙醇代替汽油是应对能 源危机的一种有效措施. 3. 氢气是最轻的燃料,而且单位质量的燃烧热值最高,因此它是优异的火箭燃料,再 加上无污染,氢气自然也是别的运输工具的优秀燃料.在当前,用氢气作燃料尚有困难,一 是氢气易燃,易爆,极易泄漏,不便于贮存, 运输; 二是制造氢气尚需电力或别的化石燃料, 成本高. 如果用太阳能和水廉价地制取氢气的技术能够突破, 则氢气能源将具有广阔的发展 前景. 4. 甲烷是一种优质的燃料,它存在于天然气之中.但探明的天然气矿藏有限,这是人 们所担心的.现已发现海底存在大量水合甲烷,其储量约是已探明的化石燃料的2倍.如果 找到了适用的开采技术,将大大缓解能源危机.
5. 柱状图略.关于如何合理利用资源,能源,学生可以自由设想.在上述工业原材料 中,能源单耗最大的是铝;产量大,因而总耗能量大的是水泥和钢铁.在生产中节约使用原 材料,加强废旧钢铁,铝,铜,锌,铅,塑料器件的回收利用,均是合理利用资源和能源的措施.
6. 公交车个人耗油和排出污染物量为私人车的1/5,从经济和环保角度看,发展公交车 更为合理.
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第三节 化学反应热的计算
1. C(s)+O2 (g) == CO2 (g) H=-393.5 kJ/mol 2.5 mol C 完全燃烧,H=2.5 mol×(-393.5 kJ/mol)=-983.8 kJ/mol
2. H2 (g)的燃烧热 H=-285.8 kJ/mol 欲使 H2完全燃烧生成液态水,得到1 000 kJ 的热量,需要 H2 1 000 kJ÷285.8 kJ/mol=3.5 mol
3. 设 S 的燃烧热为 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. 设 CH4的燃烧热为 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完全燃烧放出的热量 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)从4题已知 CH4的燃烧热为-889.6 kJ/mol,与之相比,燃烧相同物质的量的 C2H2放出的 热量多.
6. 写出 NH3燃烧的热化学方程式 NH3 (g)+5/4O2 (g) == NO2 (g)+3/2H2O(g) 将题中(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 将题中(2)式照写: 1/2N2 (g)+O2 (g) == NO2 (g) H2=+33.9 kJ/mol 将题中(3)式反写,得 NH3 (g) == 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) -H3=46.0 kJ/mol 再将改写后的3式相加,得: 2 7. 已知1 kg 人体脂肪储存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/km×5 km/d×365 d÷32 200 kJ/kg=9.64 kg
8. 此人脂肪储存的能量为4.2×105 kJ.快速奔跑1 km 要消耗420 kJ 能量,此人脂肪可以维持 奔跑的距离为:4.2×105 kJ÷420 kJ/km=1 000 km
9. 1 t 煤燃烧放热2.9×107 kJ 50 t 水由20 ℃升温至100 ℃,温差100 ℃-20 ℃=80 ℃,此时需吸热: 50×103 kg×80 ℃×4.184 kJ/(kg℃)=1.673 6×107 kJ 锅炉的热效率=(1.673 6×107 kJ÷2.9×107 kJ)×100% =57.7%
10. 各种塑料可回收的能量分别是: 耐纶5 m3×4.2×104 kJ/m3=21×104 kJ 聚氯乙烯50 m3×1.6×104 kJ/m3=80×104 kJ 丙烯酸类塑料5 m3×1.8×104 kJ/m3=9×104 kJ 聚丙烯40 m3×1.5×104 kJ/m3=60×104 kJ 将回收的以上塑料加工成燃料,可回收能量为 21×104 kJ+80×104 kJ+9×104 kJ+60×104 kJ=170×104 kJ=1.7×106 kJ 3
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第二单元 第一节 化学反应速率
1. 略. 2. 1:3:2. 3. (1)A; (2)C; (3)B. 4. D. 5. A.
第二节 影响化学反应速率的因素
1. (1)加快.增大了反应物的浓度,使反应速率增大. (2)没有加快.通入 N2后,容器内的气体物质的量增加,容器承受的压强增大,但反应物 的浓度(或其分压)没有增大,反应速率不能增大. (3)降低.由于加入了 N2,要保持容器内气体压强不变,就必须使容器的容积加大,造成 H2和 I2蒸气的浓度减小,所以,反应速率减小. (4)不变.在一定温度和压强下,气体体积与气体的物质的量成正比,反应物的物质的量 增大一倍,容器的容积增大一倍,反应物的浓度没有变化,所以,反应速率不变. (5)加快.提高温度,反应物分子具有的能量增加,活化分子的百分数增大,运动速率加 快,单位时间内的有效碰撞次数增加,反应速率增大.
2. A.催化剂能够降低反应的活化能,成千上万倍地提高反应速率,使得缓慢发生的反应 2CO+2NO== N2+2CO2迅速进行.给导出的汽车尾气再加压,升温的想法不合乎实际.
第三节 化学平衡
1. 正,逆反应速率相等,反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变. 2.
3. 反应混合物各组分的百分含量,浓度,温度,压强(反应前后气体的物质的量有变化的 反应) ,同等程度地改变正,逆反应,不能使.
4. (1)该反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不能完全化合生成2 mol NH3,所以,反应 放出的热量总是小于92.4 kJ. (2)适当降低温度,增大压强. 5. B; 6. C; 7. C; 8. C. 9. 设:CO 的消耗浓度为 x.
第四节 化学反应进行的方向
1. 铵盐溶解常常是吸热的,但它们都能在水中自发地溶解.把两种或两种以上彼此不 4 发生反应的气体依次通入到同一个密闭容器中,它们能自发地混合均匀.
2. 在封闭体系中焓减和熵增的反应是容易自发发生的.在判断化学反应的方向时不能 只根据焓变 ΔH<0或熵增中的一项就得出结论,而是要全面考虑才能得出正确结论. 5
第三单元 第一节 弱电解质的电离
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