人教版高中化学选修四课本习题参考答案.docx
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人教版高中化学选修四课本习题参考答案
人教版高中化学选修四——课本习题参考答案
人教版高中化学选修四——《化学反应原理》课本习题参考答案
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1molH(g)2燃烧,生成1molHO(g),其反应热Δ2
H=-241.8kJ/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
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。
1.C(s)+O(g)==CO(g)22
ΔH=-393.5kJ/mol
2.5molC完全燃烧,ΔH=2.5mol×(-393.5kJ/mol)=-983.8kJ/mol2.H(g)的燃烧热ΔH=-285.8kJ/mol2
欲使H完全燃烧生成液态水,得到12
000kJ的热量,需要H1000kJ?
285.82
kJ/mol=3.5mol
3.设S的燃烧热为ΔH
S(s)+O(g)==SO(g)22
32g/molΔH
4g-37kJ
ΔH=32g/mol×(-37kJ)?
4g
=-296kJ/mol
4.设CH的燃烧热为ΔH4
CH(g)+O(g)==CO(g)+2HO(g)4222
16g/molΔH
1g-55.6kJ
ΔH=16g/mol×(-55.6kJ)?
1g
=-889.6kJ/mol
5.
(1)求3.00molC2H2完全燃烧放
出的热量Q
CH(g)+5/2O(g)==2CO(g)+HO22222
(l)
26g/molΔH
2.00g-99.6kJ
ΔH=26g/mol×(-99.6kJ)?
2.00g
=-1294.8kJ/mol
Q=3.00mol×(-1294.8kJ/mol)=-3
884.4kJ?
-3880kJ
(2)从4题已知CH4的燃烧热为-889.6kJ/mol,与之相比,燃烧相同物质的量的CH放出的热量多。
22
6.写出NH燃烧的热化学方程式3
NH(g)+5/4O(g)==NO322(g)+3/2HO(g)2
将题中
(1)式乘以3/2,得:
3/2H(g)+3/4O(g)==3/2HO(g)222
3/2ΔH=3/2×(-241.8kJ/mol)1
=-362.7kJ/mol
将题中
(2)式照写:
1/2N(g)+O(g)==NO(g)222ΔH=+33.9kJ/mol2
将题中(3)式反写,得
NH(g)==1/2N(g)+3/2H(g)322-ΔH=46.0kJ/mol3
再将改写后的3式相加,得:
7.已知1kg人体脂肪储存32200kJ能量,行走1km消耗170kJ,求每天行走5km,1年因此而消耗的脂肪量:
170kJ/km×5km/d×365d?
32200
kJ/kg=9.64kg
,
8.此人脂肪储存的能量为4.2×105kJ。
快速奔跑1km要消耗420kJ能量,此人脂肪可以维持奔跑的距离为:
4.2×105kJ?
420kJ/km=1000km
7
9.1t煤燃烧放热2.9×10kJ50t水由20?
升温至100?
,温差100?
-20?
=80?
,此时需吸热:
3
50×10kg×80?
×4.184
7
kJ/(kg?
?
)=1.6736×10kJ
7锅炉的热效率=(1.6736×10
7
kJ?
2.9×10kJ)×100%
=57.7%
10.各种塑料可回收的能量分别是:
334耐纶5m×4.2×104kJ/m=21×10kJ
334聚氯乙烯50m×1.6×104kJ/m=80×10
,
kJ
3
丙烯酸类塑料5m×1.8×104
34
kJ/m=9×10kJ
334聚丙烯40m×1.5×104kJ/m=60×10kJ
将回收的以上塑料加工成燃料,可回收能量为
444421×10kJ+80×10kJ+9×10kJ+60×10
46
kJ=170×10kJ=1.7×10kJ
,
,
第二单元
第一节1.略。
,
2.1?
3?
2。
3.
(1)A;
(2)C;(3)B。
4.D。
5.A。
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N后,容器内2
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N,要保持2
容器内气体压强不变,就必须使容器的容积加大,造成H和I蒸气的浓度22
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==N+2CO22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。
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,1molN2和3molH不能完全化合生成2mol2
NH,所以,反应放出的热量总是小3
,
于92.4kJ。
(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
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。
,
,
,
,
,
,
第三单元
第一节
1.
2.氨水中存在的粒子:
NH?
HO、32
-+
NH、OH4
-+-氯水中存在的粒子:
Cl、Cl、H、ClO2
,
3.
(1)错。
导电能力的强弱取决于电解质溶液中离子的浓度,因此强、弱电解质溶液导电能力与二者的浓度及强电解质的溶解性有关。
(2)错。
酸与碱反应生成盐,所需碱的量只与酸的物质的量有关,盐酸和醋酸都是一元酸,物质的量浓度相同的盐酸和醋酸中含有相同物质的量的H,
。
(3)错。
一水合氨是弱碱,在水溶液中是部分电离的,其电离平衡受氨水浓度的影响,浓溶液的电离程度低于稀
溶液。
因此氨水稀释一倍时,其OH浓度降低不到一半。
(4)错。
醋酸中的氢没有全部电离为H
,
,
。
※(5)错。
此题涉及水解较复杂,不要求学生考虑水解。
不变。
一定温度下,该比值为常数——平衡常数。
4
(2)4.18×10mol/L
5.
(1)略;
(2)木头中的电解质杂质溶于水中,使其具有了导电性。
1.?
?
?
?
;?
?
?
?
。
2.NH,4,OH,,NH3?
H2O,H,。
,
3.C;;;;;、D。
9.注:
不同品牌的同类物品,其相应的pH可能不尽相同。
10.
-411.图略。
(1)酸性
(2)10,1×10(3)
,
9mL
1.D;2.B;3.C;4.D。
5.乙,如果是弱酸,所生成的盐电离
,出的A-会部分地与水电离出的H结
,
合成HA,则c(A)?
c(M)。
,,,,322
6.>,Al+2SO+2Ba+4OH=4
2
2BaSO?
+AlO+2HO;42
,,,,322
=,2Al+3SO+3Ba+6OH=4
3BaSO?
+2Al(OH)?
43
,,,22
7.CO+HO=HCO+OH,Ca323
2
+CO=CaCO?
33
,
8.NaCO溶液的pH>NaHCO溶液的233
,2pH,因为由HCO电离成CO比由33
HCO电离成HCO更难,即NaCO23323与NaHCO是更弱的弱酸盐,所以水3
解程度会大一些。
9.
(1)SOCl+HOSO?
+2HCl?
222
(2)AlCl溶液易发生水解,AlCl?
6HO332与SOCl混合加热,SOCl与AlCl?
6223HO中的结晶水作用,生成无水AlCl23及SO和HCl气体。
2
10.加水的效果是增加水解反应的反应物c(SbCl),加氨水可中和水解反3
+应生成的HCl,以减少生成物c(H),两项操作的作用都是使化学平衡向水解反应的方向移动。
,
※11.受热时,MgCl?
6HO水解反应22
的生成物HCl逸出反应体系,相当于不断减少可逆反应的生成物,从而可使平衡不断向水解反应方向移动;MgSO?
7HO没有类似可促进水解反42
应进行的情况。
第四节
1.文字描述略。
2.C;3.D;4.C。
,2
5.
(1)S与H作用生成的HS气体会2
,
逸出反应体系,使FeS的沉淀溶解平衡向溶解方向移动。
(2)硫酸钙也难溶于水,因此向碳酸钙中加硫酸是沉淀转化的问题,但硫酸钙的溶解度大于碳酸钙,转化不能实
,现。
醋酸钙溶于水,且醋酸提供的H
2-与碳酸钙沉淀溶解平衡中的CO作3用,可生成CO逸出反应体系,使其2
沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。
2-
(3)硫酸溶液中的SO对BaSO的沉44淀溶解平衡有促进平衡向生成沉淀的方向移动的作用。
6.略。
,
第四单元
第一节
1.由化学能转变为电能的装置。
氧化反应,负极;还原反应,正极。
-2++-
2.铜,Cu-2e==Cu;银,Ag+e==Ag。
3.a、c、d、b。
4.B;5.B、D。
,
图4-2锌铁原电池装置
6.装置如图4-2所示。
-2+
负极:
Zn-2e==Zn
2+-
正极:
Fe+2e==Fe
1.A;2.C;3.C。
4.铅蓄电池放电时的电极反应如下:
,
-2-
负极:
Pb(s)+SO(aq),2e==4
PbSO(s)4
+-2-正极:
PbO(s)+4H(aq)+SO(aq)+2e24==PbSO(s)+2HO(l)42
铅蓄电池充电时的电极反应如下:
-阴极:
PbSO(s)+2e==4
2-
Pb(s)+SO(aq)4
-阳极:
PbSO(s)+2HO(l),2e==42
+2-
PbO(s)+4H(aq)+SO(aq)24
总反应方程式:
,
第三节
1.A;2.D。
3.原电池是把化学能转变为电能的装置,电解池是由电能转化为化学能的装置。
例如锌铜原电池,在锌电极上发生氧化反应,称为负极,在铜电极上发生还原反应,称为正极。
-2+
负极:
Zn-2e==Zn(氧化反应)
2+-
正极:
Cu+2e==Cu(还原反应)
电子通过外电路由负极流向正极。
电解池:
以CuCl溶液的电解装置为2
例。
与电源正极相连的电极叫做阳极,
,
与电源负极相连的电极叫阴极。
--
阳极:
2Cl-2e==Cl?
(氧化反应)2
2+-
阴极:
Cu+2e==Cu(还原反应)
电子通过外电路由阳极流向阴极。
4.电镀是把待镀金属制品作阴极,把镀层金属作阳极,电解精炼铜是把纯铜板作阴极,粗铜板作阳极,通过类似电镀的方法把铜电镀到纯铜板上去,而粗铜中的杂质留在阳极泥或电解液中,从而达到精炼铜的目的。
其电极主要反应如下:
-2+
阳极(粗铜):
Cu-2e==Cu(氧化反应)
,
2+-
阴极(纯铜):
Cu,2e==Cu(还原反应)
补充:
若粗铜中含有锌、镍、银、金等杂质,则在阳极锌、镍等比铜活泼的金属也会被氧化:
-2+
阳极(粗铜):
Zn-2e=Zn
-2+
Ni—2e=Ni
由于附着在粗铜片上银、金等金属杂质不如铜活泼,不会在阳极被氧化,所以当铜氧化后,这些微小的杂质颗粒就会掉进电解质溶液中,沉积在阳极附近(即“阳极泥”,成为提炼贵重金属的原料)。
,
2+2+
在阴极,电解质溶液中Zn和Ni的
2+
氧化性又不如Cu强,难以在阴极获得
2+2+
电子被还原,故Zn和Ni被滞留在溶
2+
液中。
因此,在阴极只有Cu被还原并沉积在纯铜片上,从而达到了通过精炼提纯铜的目的。
5.电解饱和食盐水的电极反应式为:
--
阳极:
2Cl-2e==Cl?
(氧化反应)2
+-
阴极:
2H+2e==H?
(还原反应)2
--
或阴极:
2HO+2e==H?
+2OH(还22
原反应)
总反应:
2NaCl+2HO==22NaOH+H?
+Cl?
22
,
在阴极析出1.42LH,同时在阳极2
也析出1.42LCl。
2
6.依题意,电解XCl溶液时发生了如2
下变化:
M(X)=3.2g×22.4L/(1mol×1.12
L)=64g/mol
即X的相对原子质量为64。
--
又因为2Cl-2e==Cl?
2
2mol22.4L
-
n(e)1.12L
,
-
n(e)=2mol×1.12L/22.4L=0.1mol即电路中通过的电子有0.1mol。
第四节
-2+
1.负极;Fe-2e==Fe;正极;析氢
+-
腐蚀:
2H+2e==H?
,析氧腐蚀:
2
--
2HO+O+4e==4OH22
2.
(1)电化腐蚀,铁和铁中的杂质碳以及残留盐溶液形成了原电池。
-
(2)提示:
主要是析氧腐蚀。
2Fe-4e
2+--==2Fe;2HO+O+4e==4OH22
,
2+-2
Fe+2OH==Fe(OH),4Fe(OH)+O+2HO==4Fe(OH)2223
3.C;4.B、D;5.A、C;
6.A、D。
7.金属跟接触到的干燥气体(如O、2Cl、SO)或非电解质液体直接发生22
化学反应而引起的腐蚀,叫做化学腐蚀。
不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
金属腐蚀造成的危害甚大,它能使仪表失灵,机器设备报废,桥梁、建筑物坍塌,给社会财产造成巨大损失。
,
8.当钢铁的表面有一层水膜时,水中溶解有电解质,它跟钢铁中的铁和少量的碳形成了原电池。
在这些原电池里,铁是负极,碳是正极。
电解质溶
+
液的H在正极放电,放出H,因此这2
样的电化腐蚀叫做析氢腐蚀。
如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性,溶有一定量的氧气,此时就会发生吸氧腐蚀,其电极反应如下:
-2+
负极:
2Fe-4e==2Fe正极:
--
2HO+O+4e==4OH22
总反应:
2Fe+2HO+O==2Fe(OH)2229.镀锌铁板更耐腐蚀。
当镀锌铁板出现划痕时,暴露出来的铁将与锌形成
,
原电池的两个电极,且锌为负极,铁为正极,故铁板上的镀锌层将先被腐蚀,镀锌层腐蚀完后才腐蚀铁板本身。
镀锡铁板如有划痕,锡将成为原电池的正极,铁为负极,这样就会加速铁的腐蚀。
可设计如下实验:
取有划痕的镀锌铁片和镀锡铁片各一块,放在经过酸化的食盐水中浸泡一会儿,取出静置一段时间,即可见到镀锡铁片表面较快出现锈斑,而镀锌铁片没有锈斑。
即说明上述推测是正确的。
,
,