1、 1 化学选修 4 化学反应原理 课后习题 和 答案 第一章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量的变化 P5 习题 1.举例说明什么叫反应热，它的符号和单位是什么？ 2.用物质结构的知识说明为什么有的反应吸热，有的反应放热。 3.依据事实，写出下列反应的热化学方程式。 (1)1 mol N2 (g)与适量 H2（ g）起反应，生成 NH3（ g），放出 92.2 kJ 热量。 (2)1 mol N2 (g)与适量 O2（ g）起反应，生成 NO2（ g），吸收 68 kJ 热量。 (3)1 mol Cu(s)与适量 O2（ g）起反应，生成 CuO（ s），放出 157 kJ 热量。 (4
2、)1 mol C(s)与适量 H2O（ g）起反应，生成 CO（ g）和 H2 (g)，吸收 131.3 kJ 热量。 (5)卫星发射时可用肼（ N2H4）作燃料， 1 mol N2H4(l)在 O2（ g）中燃烧，生成 N2（ g）和 H2O（ l），放出 622 kJ热量。 (6)汽油的重要成分是辛烷（ C8H18）， 1 mol C8H18 (l)在 O2（ g）中燃烧，生成 CO2（ g）和 H2O（ l），放出 5 518 kJ 热量。 4.根据下列图式，写出反应的热化学方程式。 P6习题 1.举例说明什么叫反应热，它的符号和单位是什么？ 1、 化学反应过程中所释放或吸收的热量叫做反
3、应热。恒压条件下，它等于反应前后物质的焓变。、符号是 H、单位是 kJ/mol 或 kJmol-1 。例如 1molH2（ g）燃烧，生成 1molH2O（ g），其反应热 H 241.8kJ/mol。 2.用物质结构的知识说明为什么有的反应吸热，有的反应放热。 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。 P10习题 1、 燃烧热数据对
4、生产、生活有什么实际意义？ 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、 石油资源总有一天会枯竭，现在就应该寻求应对措施。目前已使用甲醇、乙醇作为汽油的代用品，这样做的好处是什么？ 化石燃料蕴藏量有限， 不能再生， 最终将会枯竭，因此现在就应该寻找对应措施。措施之一就是用甲醇、乙醇代2 替汽油，农牧业废料、高产作物（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、乙醇的原料是可以再生的，因此用甲醇、乙醇代替汽油是 应对能源危机的一种
5、有效措施。 3、 用氢气作燃料有什么优点？在当 今的技术条件下有什么问题？它的发展前景如何？ 氢气是最轻的燃料，而且单位质量的燃烧值最高，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、 科学家发现海底存在大量水合甲烷，请你谈谈甲烷燃料开发的前景。 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
6、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、 下表列出了生产 1 t 工业原材料的平均能耗： 原材料 能耗 /（ kJ t 1） 原材料 能耗 /（ kJ t 1） 铝 2.5 108 铁和钢 4.7 107 某种塑料 5.4 107 铜 4.32 107 锌 5.0 107 水泥 7.25 106 铅 5.0 107 请画出一张柱状图来形象地表述这些数据，并提出合理利用资源、能源的设想。 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
7、用，均是合理利用资源和能源的措施。 6、 私人汽车与公交车相比，前者的耗油量和排出的污染物均大约是后者的 ，而后者载运的乘客量平均为 50 人，前者平均为 2 人。请根据以上数据对这两种交通工具做出评价。 公交车个人耗油量和排出的污染物量为私人车的 ，从经济和环保角度看，发展公共交通更为合理。 P13 习题 1.2.5 mol C 在 O2中完全燃烧生成 CO2，放出多少热量？ 2.完 全燃烧多少摩 H2使生成液态水，才能得到 1000 kJ 热量？ 3.4.0 g 硫粉在 O2中完全燃烧生成 SO2，放出 37 kJ 热量，计算 S 的燃烧热。 3 4.1.00 g CH4 完全燃烧生成液态
8、水和 CO2，放出 55.6 kJ 热量，计算 CH4的燃烧热。 5.2.00 g C2H2完全燃烧生成液态水和 CO2，放出 99.6 kJ 热量， 3.00 mol C2H2完全燃烧能放出多少热量？燃烧相同物质的量的 CH4和 C2H2，哪种气体燃烧放出的热量多？ 6.NH3(g)燃烧生成 NO2 (g)和 H2O(g)，已知 (1)H2 (g)+ O2 (g)=H2O(g) H= 241.8 kJ/mol (2) N2 (g)+O2 (g)=NO2 (g) H=33.9 kJ/mol (3) N2 (g)+ H2 (g)=NH3(g) H= 46.0 kJ/mol 试计算 NH3(g)燃
9、烧热量。 7.1 kg 人体脂肪可储存约 32200 kJ 能量。一般人每行走 1 km 大约要消耗 170 kJ 能量，如果某人每天步行 5 km， 1年中因此而消耗的脂肪大约是多少？ 8.一个体重为 70 kg 的人的脂肪储存的能量约为 4.2 105 kJ，如果快速奔跑 1 km 要消耗 420 kJ 能量， 此人的脂肪可以维持奔跑的距离是多少？ 9.某锅炉用 1.0 t 煤可烧开水 50 t（进锅炉水温 20 ），请计算该锅炉的热效率。（ 1 t 煤燃烧放热 2.9 107 kJ)。 （提示：锅炉的热效率 = 100%） 10.下表列出了生产 1 m3塑料的能耗和可从同量塑料回收的能量
10、。 塑料 能耗 / kJ 可回收能 量 / kJ 塑料 能耗 / kJ 可回收能 量 / kJ 耐纶 7.8 104 4.2 104 丙烯酸类塑料 4.3 104 1.8 104 聚氯乙烯 3.8 104 1.6 104 聚丙烯 2.0 104 1.5 104 现废品收购站已回收如下数量的废塑料：耐纶 5 m3、聚氯乙烯 50 m3、丙烯酸类塑料 5 m3、聚丙烯 40 m3,如将它们加工成燃料，可回收多少能量？ 11 制造一辆汽车和为延长汽车使用寿命而采用各种方法防止金属腐蚀，大约要花费 9.0 107 kJ 能量，而 汽车在使用期限内所消耗的汽油能量约为 1.0 109 kJ。有人分析了这
11、两个数据，认为与其千方百计去防止金属腐蚀以延长汽车寿命来降低能耗，不如在降低油耗上下功夫更具有实际意义。谈谈你的看法。 第 二 章 化学反应速率和化学平衡 第一节 化学反应速率 P19 习题 1.通常化学反应速率用 来表示。 2.对于化学反应 N2+3H2=2NH3，当分别用 N2 、 H2、 NH3 三种物质表示该反应的速率时，它们的速率之比等于 之比。 3.将气体 A、 B 置于容积为 2 L 的密闭容器中，发 生如下反应： 4A（ g）十 B（ g） =2C（ g） 反应进行到 4 s 末，测得 A 为 0.5 mol， B 为 0.4 mol， C 为 0.2 mol。则： 4 （ 1
12、）用生成物 C 浓度的增加来表示该反应的速率应为（ ）； （ 2）用反应物 A 浓度的减少来表示该反应的速率应为（ ）； （ 3）用反应物 B 浓度的减少来表示该反应的速率应为（ ）。 A.0.025 mol/（ L s） B.0.012 5 mol/（ L s） C.0.05 mol/（ L s） D.0.1 mol/（ L s） 4 已知 4NH3+5O2=4NO+6H2O，若反应速率分别用 v（ NH3）、 v（ O2）、 v（ NO）、 v（ H2O）表示，则正确的关系是（）。 A. v（ NH3） =v（ O2） B. v（ O2） =v（ H2O） C. v（ NH3） =v（ H
13、2O） D. v（ O2） =v（ NO） 5 在密闭容器中 A 与 B 反应生成 C，其反应速率分别用 v（ A）、 v（ B）、 v（ C）表示。已知 v（ A）、 v（ B）、 v（ C）之间有以下关系 2v（ B） =3v（ A）， 3v（ C） =2v（ B）。则此反应可表示为（ ）。 A.2A+3B=2C B.A+3B2=C C.3A+B=2C D.A+B=C 习题参考 答案 1. 略。 2. 132 。 3. （ 1） A；（ 2） C；（ 3） B。 4. D。 5. A。 （二）补充习题 在 的反应中，经 t 秒后 C 的浓度增加 m mol/L，则用 B 浓度的变化来表示的
14、反应速率是（）。 参考答案： C。 第二节 影响化学反应速率的因素 P24 习题 1、 在一密闭容器中充入 1 mol H2和 1 mol I2，压强为 p（ Pa） ,并在一定温度下使其发生反应： H2（ g） +I2（ g） =2HI（ g） H 0。 （ 1）保持容器容积不变，向其中加入 1 mol H2，反应速率加快吗？理由是 。 （ 1）加快。增大了反应物的浓度，使反应速率增大。 （ 2）保持容器容积不变，向其中加入 1 mol N2（ N2不参加反应），反应速率也加快吗？理由是 。 （ 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
15、其分压）没有增大，反应速率不能增大。 （ 3）保持容器内气体压强不变，向其中加入 1 mol N2（ N2 不参加反应），反应速率 ，理由是 。 5 （ 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）保持容器内气体压强不变，向其中加入 1 mol H2（ g）和 1 mol I2（ g），反应速率 ，理由是 。 （ 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）提高起始的反应温度，反 应
16、速率 ，理由是 。 （ 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、 NO 和 CO 都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，反应的化学方程式为 2CO 2NO=N2 2CO2，为了控制大气污染，提出下列建议： A.使用催化剂 B.改变压强 C.提高反应温度 你认为可行的方法是 ，理由是 。 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。 （二）补充习题 1. 从下列实验事
17、实所引出的相应结论正确的是（ ）。 2. 在锌与某浓度的盐酸 起反应的实验中，一个学生得到下面的结果： 6 则下列说法正确的是（ ）。 t 1=75 s t 2200t3 单位时间内消耗的锌的质量 mGmFmB A. B. C. 只有 D. 全部正确 参考答案 1. A、 C； 2. C。 第三节 化学平衡 P32 习题 1.化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应中， 的状态。 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.已知反应 A（ g） +3B（ g） 2C（ g）在一定温度下达到 平衡，该反应的平衡常数表达式为 。 若各物质的平衡浓度分别为 c（ A） =2
18、.0 mol/L、 c（ B） =2.0 mol/L、 c（ C） =1.0 mol/L，则 K= 。3.化学平衡发生移动的标志是 发生变化，能够使 化学平衡移动的因素有 ，催化剂虽然能够 速率，但 化学平衡移动。 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。 4.25 时，合成氨反应的热化学方程式为： N2（ g） +3H2（ g） =2NH3（ g） H= 92.4 kJ/mol （ 1）在该温度时，取 l mol N2和 3 mol H2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.
19、4 kJ。其原因是 。 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）为了提高 NH3 的产率，应如何选择反应条件？ （ 2）适当降低温度，增大压强。 5.一定温度下，对可逆反应 A（ g） +2B（ g） =3C（ g）的下列叙述中，不能说明反应已达到平衡的是（ B ）。 A.C 生成的速率与 C 分解的速率相等 B.单位时间内消耗 a mol A，同时生成 3a mol C 7 C.容器内的压强不再变化 D.混合气体的物质的量不再变化 6.在密闭容器中的一定量混合气体发生反
20、应： xA（ g） +yB（ g） =zC（ g） 平衡时测得 A 的浓度为 0.50 mol/L，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达平衡时，测得 A 的浓度降低为 0.30 mol/L。下列有关判断正确的是（ C ）。 A.x+yz B.平衡向正反应方向移动 C.B 的转化率降低 D.C 的体积分数下降 7.对已经达到化学平衡的下列反应 2X（ g） +Y（ g） 2=Z（ g）减小压强时，对反应产生的影响是（ C）。 A.逆 反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动 B.逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动 C.正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向
21、移动 D.正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动 8.2.0 mol PCl3和 1.0 mol Cl2充入体积不变的密闭容器中，在一定条件下发生下述反应： PCl3（ g） +Cl2（ g） =PCl5（ g） 达平衡时， PCl5为 0.40 mol，如果此时移走 1.0 mol PCl3 和 0.50 mol Cl2，在相同温度下再达平衡时 PCl5的物质的量是（ C） 。 A.0.40 mol B.0.20 mol C.小于 0.20 mol D.大于 0.20 mol，小于 0.40 mol 9.已知一氧化碳与水蒸气的反应为： CO（ g） +H2O（ g） =CO2（ g） +
22、H2（ g） 在 427 时的平衡常数是 9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是 0.01 mol/ L,计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。 9. 设： CO 的消耗浓度为 x。 （二）补充习题 1. 某化学反应 2A（ g） B（ g） +D(g)在四种不同条件下进行， B、 D 起始浓度为零，反应物 A 的浓度随 反应时间的变化情况如下表： 8 根据上述数据，完成下列填空：（实验序号 1 以（ 1）代表，余同） 在（ 1）中，反应在 10 至 20 min 内平均速率为 _molL -1min -1。 在（ 2）中， A 的初始浓度 c2=_molL -1。 设（ 3）的反应
23、速率为 v3，（ 1）的反应速率为 v1，则 v3 _ v1（填、 =、）且 c3 _ 1.0 molL -1）（填、 =、）。 （ 4）比较（ 4）和（ 1），可推测该反应是反应（选填吸热、放热）。理由是 _。 2. 某温度下，在一容积可变的容器中，反应 2A（ g） +B(g) 2C(g)达到平衡时， A、 B 和 C 的物质的量分别为4 mol、 2 mol 和 4 mol，保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是（ ）。 A. 均减半 B. 均加倍 C. 均增加 1 mol D. 均减少 1 mol 1. （ 1） 0.013 （ 2） 1.0 （
24、3）， （ 4）吸热，因为温度升高时，平衡向右移动。 【简析】要学会分组对比，（ 1）和（ 2）反应温度相同，虽然达到平衡浓度所需时间不同，但平衡浓度相同，只有起始浓度相等才行。为什么（ 2）达到平衡所需时 间短，该反应是一个气体 n=0 的反应，可以理解为（ 2）反应时的压强较高或是加入了催化剂。（ 2）、（ 3）反应温度相同，平衡浓度（ 3）（ 2），只有（ 3）的起始浓度大才行。（ 1）和（ 4）起始浓度相同，但（ 4）的反应温度高、平衡浓度低，只有吸热反应才行。 2. C。 【简析】 本题是一个气体物质的量减小的反应，它的特殊条件是： “ 容积可变的容器 ”“ 保持温度和压强不变 ”
25、。在保持温度和压强不变的情况下，把平衡混合物中三者的物质的量 “ 均减半 ” 或 “ 均加倍 ” ，容器的容积必须减半或加倍。反应混合物的浓度没有发生变化，对一个 气体物质的量减小的反应，改变条件后，反应混合物的浓度不发生变化，平衡是不移动的。 题目给的条件是 A、 B、 C 三种物质的物质的量之比为 212 ，若把 A、 B、 C 三种物质各增加 1 mol 拆分为 A、B、 C，依次为 1 mol、 0 5 mol、 1 mol，使之符合 212 ，在 “ 容积可变的容器 ”“ 保持温度和压强不变 ” 的条件下，各物质的浓度仍然不变，多余了 0 5 mol B，就可以判断为增大了反应物的浓
26、度，使平衡向正反应方向移动。若各减少 1 mol，思路与之相似，应向左移动。 第四节 化学反应进行的方向 P36 习题 1.举出几种日常生活中常见的由于熵增的原因而使某过程自发进行的实例。 9 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.应该如何判断反应进行的方向？ 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 H 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。 习题 P73 1. 原电池是一种 。在原电池中，较活泼的金属极上发生
27、，是 极；较不活泼的金属极上发生 ，是 极。 2.用铜和硫酸铜溶液、银和硝酸银溶液设计一个原电池，这个原电池的负极是 ，电极反应式是 ；正极是 ，电极反应式是 。 3.把 a、 b、 c、 d 四块金属片浸泡在稀 H2SO4中，用导线两两相连，可以组成各种原电池。若 a、 b 相连， a 为负极； c、d相连， c为负极； a、 c相连， c为正极； b、 d相连， b为正极，则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 。 4.锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ）。 A.移向 Zn 极，阴离子移向 Cu 极 B.移向 Cu 极，阴离子移向 Zn 极 C.和阴离子都移向 Zn 极 D.和阴离子都移向 C
28、u 极 5 下列各变化中属于原电池反应的是（ ）。 A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B.镀锌铁表面有划损时，仍然能阻止铁被氧化 C.红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 D.锌与稀硫酸反应时，加入少量 CuSO4溶液可使反应加快 6.根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池： Zn（ s） +Fe2+（ aq） =Zn2+（ aq） +Fe（ s） （ 1）装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图 （ 2）注明原电池的正极和负极 （ 3）注明外电路中电子的流向 （ 4）写出两个电极上的电极反应 参考答案 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
29、. 铜， Cu-2e- = Cu2+；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。 10 负极： Zn-2e- = Zn2+ 正极： Fe2+2e- = Fe P78 习题 1.碱 性锌锰电池获得了广泛的应用，根据电池的电极反应，下列判断正确 （ ）。 A.Zn 为负极， MnO2为正极 B.Zn 为正极， MnO2为负极 C.工作时电子由 MnO2经外电路流向 Zn 极 D.Zn 电极发生还原反应， MnO2电极发生氧化反应 2.铅蓄电池充电时， PbSO4（ ）。 A.在阳极生成 B.在
30、阴极生成 C.在两个电极上生成 D.在两个电极上除去 3.镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充、放电反应按下式进行： Cd+2NiOOH+2H2O Cd（ OH） 2+2Ni（ OH） 2 由此可知，该电池放电时的负极是（ ）。 A.Cd（ OH） 2 B.Ni（ OH） 2 C.Cd D.NiOOH 4.写出铅蓄电池在放电、充电时两极反应的化学方程式及总反应的化学方程式。 5.试述燃料电池的优越性，设想它的发展远景。 参考答案 1. A； 2. C； 3. C。 4. 铅蓄电池放电时的电极反应如下： 负极： Pb(s)+SO42-(aq) 2e- = PbSO4(s) 正极： PbO
31、2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e- =PbSO4(s)+2H2O(l) 铅蓄电池充电时的电极反应如下： 阴极： PbSO4 (s)+2e- = Pb(s)+SO42-(aq) 阳极： PbSO4(s)+2H2O(l) 2e-= PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq) 总反应方程式： P83 习题 1.下列关于电解槽的叙述中不正确的是（ ）。 A.与电源正极相连的是电解槽的阴极 B.与电源负极相连的是电解槽的阴极 C.在电解槽的阳极发生氧化反应 D.电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极 2. 下列关于铜电极的叙述中不正确的是（ ）。 A.锌铜原电池中铜是正极 B.在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极 C.用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极 D.用电解法精炼 粗铜时纯铜作阳极 3.原电池与电解池在原理上有什么差异？试举例说明（可从电极名称、电子流方向、电极反应和能量转化等方面进行比较）。 4.试分析电解精炼铜与电镀铜有何相似之处，并写出电解精炼铜的电极反应式。 5.电解饱和食盐水溶液时，从阴极析出 1.42 L 氢气，问从阳极析出什么气体？析出多少升？（在标准状况下） 6.用铂作电极电解某金属的氯化物（ XCl2）溶液，当收集到 1.12 L 氯气时（标准状况），阴极增重 3.2 g，求：
