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

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1、 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1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ΔH，單位是kJ/mol。例如1 mol H2 (g)燃燒，生成1 mol H2O(g)，其反應(yīng)熱ΔH=-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

2、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2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

3、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?，F(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，

4、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) ΔH=-393.5 kJ/mol 2.5 mol C完全燃燒，ΔH=2.5 mol(-393.5 kJ/mol）=-983.8 kJ/mol 2. H2 (g)的燃燒熱ΔH=-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 00

5、0 kJ285.8 kJ/mol=3.5 mol 3. 設(shè)S的燃燒熱為ΔH S(s)+O2 (g) == SO2 (g) 32 g/mol ΔH 4 g -37 kJ ΔH=32 g/mol(-37 kJ)4 g =-296 kJ/mol 4. 設(shè)CH4的燃燒熱為ΔH CH4 (g)+O2 (g) == CO2 (g)+2H2O(g) 16 g/mol ΔH 1 g -55.6 kJ ΔH=16 g/mol(-55.6 kJ)1 g =-889.6 kJ/

6、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 ΔH 2.00 g -99.6 kJ ΔH=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

7、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) 3/2ΔH1=3/2(-241.8 kJ/mol) =-362.7 kJ/mol 將題中（2）式照寫： 1/2N2 (g)+O2 (g) == NO2 (g) ΔH2=+33.9 kJ/mol 將題中（3）式反寫，得 NH3 (g) == 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) -ΔH3=46.0 kJ/mol

8、 再將改寫后的3式相加，得： 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?？焖俦寂? 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

9、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

10、 第二單元 第1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

11、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

12、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4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

13、ΔH＜0或熵增中的一項(xiàng)就得出結(jié)論，而是要全面考慮才能得出正確結(jié)論。 第三單元 第1節(jié) 弱電解質(zhì)的電離 1. 2. 氨水中存在的粒子：NH3H2O、NH4+、OH- 氯水中存在的粒子：Cl2、Cl-、H+、ClO- 3. (1) 錯(cuò)。導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱取決于電解質(zhì)溶液中離子的濃度，因此強(qiáng)、弱電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力與二者的濃度及強(qiáng)電解質(zhì)的溶解性有關(guān)。 (2) 錯(cuò)。酸與堿反應(yīng)生成鹽，所需堿的量只與酸的物質(zhì)的量有關(guān)，鹽酸

14、和醋酸都是一元酸，物質(zhì)的量濃度相同的鹽酸和醋酸中含有相同物質(zhì)的量的H＋。 (3) 錯(cuò)。一水合氨是弱堿，在水溶液中是部分電離的，其電離平衡受氨水濃度的影響，濃溶液的電離程度低于稀溶液。因此氨水稀釋一倍時(shí)，其OH－濃度降低不到一半。 (4) 錯(cuò)。醋酸中的氫沒有全部電離為H＋。 ※(5) 錯(cuò)。此題涉及水解較復(fù)雜，不要求學(xué)生考慮水解。 4(1) 不變。一定溫度下，該比值為常數(shù)——平衡常數(shù)。 (2) 4.1810－4 mol/L 5. (1) 略; (2) 木頭中的電解質(zhì)雜質(zhì)溶于水中，使其具有了導(dǎo)電性。 第二節(jié) 水的電離和溶液的酸堿性 1. ③④①②；②①④③。 2. NH＋4，

15、OH－，NH3H2O，H＋。 3. C；4A；5D；6D；7A；8A、D。 9. 注：不同品牌的同類物品，其相應(yīng)的pH可能不盡相同。 10. 11. 圖略。(1) 酸性 (2) 10, 110-4 (3) 9 mL 第三節(jié) 鹽類的水解 1. D； 2. B；3. C； 4. D。 5. 乙，如果是弱酸，所生成的鹽電離出的A-會(huì)部分地與水電離出的H＋結(jié)合成HA，則c(A－）≠c(M＋）。 6. >，Al3＋+2SO42－+2Ba2＋+4OH－ = 2BaSO4↓+AlO2－+2H2O； =，2Al3＋+3SO42－+3Ba2＋+6OH－ = 3

16、BaSO4↓+2Al(OH)3↓ 7. CO32－+H2O=HCO3－+OH－, Ca2＋+CO32－=CaCO3↓ 8. Na2CO3溶液的pH>NaHCO3溶液的pH,因?yàn)橛蒆CO3－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。 10. 加水的效果是增加水解反應(yīng)的反應(yīng)物c（SbCl3

17、），加氨水可中和水解反應(yīng)生成的HCl,以減少生成物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4節(jié) 難溶電解質(zhì)的溶解平衡 1. 文字描述略。 2. C； 3. D； 4. C。 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

18、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。 第四單元 第1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- == Cu2+；銀，Ag++e- == Ag。 3. a、c

19、、d、b。 4. B; 5. B、D。 圖4-2鋅鐵原電池裝置 6. 裝置如圖4-2所示。 負(fù)極：Zn-2e- == Zn2+ 正極：Fe2++2e- == Fe 第2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)+SO42-(aq)－2e- == PbSO4(s) 正極：PbO2 (s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e- == PbSO4 (s)+2H2O(l) 鉛蓄電池充電時(shí)的電極反應(yīng)如下： 陰極：PbSO4 (s)+2e- == Pb(s)+SO42-(aq) 陽極：PbSO4

20、(s)+2H2O(l)－2e- == PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq) 總反應(yīng)方程式： 第3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- == Zn2+（氧化反應(yīng)） 正極：Cu2++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

21、↑（氧化反應(yīng)） 陰極：Cu2++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- == Cu2+（氧化反應(yīng)） 陰極（純銅）：Cu2+＋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- = Zn2+ Ni—2e- = Ni2+ 由于附

22、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Zn2+和Ni2+的氧化性又不如Cu2+強(qiáng)，難以在陰極獲得電子被還原，故Zn2+和Ni2+被滯留在溶液中。因此，在陰極只有Cu2+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)：

23、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： 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 22.4L n(e-) 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。 第4節(jié) 金屬的

24、電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 1. 負(fù)極；Fe-2e- == Fe2+；正極；析氫腐蝕：2H++2e- == H2↑，析氧腐蝕：2H2O+O2+4e- == 4OH- 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- == 4OH- Fe2++2OH- == Fe(OH)2，4Fe(OH) 2+O2+2H2O == 4Fe(OH) 3 3. C； 4. B、D； 5. A、C； 6. A、D。 7. 金屬跟接觸到的干燥氣體（如O2、Cl2、SO2）或非電解質(zhì)液體

25、直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕，叫做化學(xué)腐蝕。不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。金屬腐蝕造成的危害甚大，它能使儀表失靈，機(jī)器設(shè)備報(bào)廢，橋梁、建筑物坍塌，給社會(huì)財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。 8. 當(dāng)鋼鐵的表面有一層水膜時(shí)，水中溶解有電解質(zhì)，它跟鋼鐵中的鐵和少量的碳形成了原電池。在這些原電池里，鐵是負(fù)極，碳是正極。電解質(zhì)溶液的H+在正極放電，放出H2，因此這樣的電化腐蝕叫做析氫腐蝕。如果鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，溶有一定量的氧氣，此時(shí)就會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕，其電極反應(yīng)如下： 負(fù)極：2Fe-4e- == 2Fe2+ 正極：2H2O+O2+4e- == 4OH- 總反應(yīng)：2Fe+2H2O+O2 == 2Fe(OH) 2 9. 鍍鋅鐵板更耐腐蝕。當(dāng)鍍鋅鐵板出現(xiàn)劃痕時(shí)，暴露出來的鐵將與鋅形成原電池的兩個(gè)電極，且鋅為負(fù)極，鐵為正極，故鐵板上的鍍鋅層將先被腐蝕，鍍鋅層腐蝕完后才腐蝕鐵板本身。鍍錫鐵板如有劃痕，錫將成為原電池的正極，鐵為負(fù)極，這樣就會(huì)加速鐵的腐蝕。 可設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)： 取有劃痕的鍍鋅鐵片和鍍錫鐵片各一塊，放在經(jīng)過酸化的食鹽水中浸泡一會(huì)兒，取出靜置一段時(shí)間，即可見到鍍錫鐵片表面較快出現(xiàn)銹斑，而鍍鋅鐵片沒有銹斑。即說明上述推測(cè)是正確的。 １３