正版高中化學選修4課后習題標準答案-人教版.doc

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. —－可編輯修改，可打印—— 別找了你想要的都有！ 精品教育資料 ——全冊教案，，試卷，教學課件，教學設計等一站式服務—— 全力滿足教學需求，真實規(guī)劃教學環(huán)節(jié) 最新全面教學資源，打造完美教學模式 人教版高中化學選修四——《化學反應原理》課本習題參考答案 第一單元 第1節(jié) 化學反應與能量的變化 1. 化學反應過程中所釋放或吸收的能量，叫做反應熱，在恒壓條件下，它等于反應前后物質的焓變，符號是ΔH，單位是kJ/mol。例如1 mol H2 (g)燃燒，生成1 mol H2O(g)，其反應熱ΔH=-241.8 kJ/mol。 2. 化學反應的實質就是反應物分子中化學鍵斷裂，形成新的化學鍵，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。當反應完成時，若生成物釋放的能量比反應物吸收的能量大，則此反應為放熱反應；若生成物釋放的能量比反應物吸收的能量小，反應物需要吸收能量才能轉化為生成物，則此反應為吸熱反應。 第2節(jié) 第3節(jié) 燃燒熱能源 1. 在生產和生活中，可以根據燃燒熱的數據選擇燃料。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. 化石燃料蘊藏量有限，不能再生，最終將會枯竭，因此現(xiàn)在就應該尋求應對措施。措施之一就是用甲醇、乙醇代替汽油，農牧業(yè)廢料、高產作物（如甘蔗、高粱、甘薯、玉米等）、速生樹木（如赤楊、刺槐、桉樹等），經過發(fā)酵或高溫熱分解就可以制造甲醇或乙醇。由于上述制造甲醇、乙醇的原料是生物質，可以再生，因此用甲醇、乙醇代替汽油是應對能源危機的一種有效措施。 3. 氫氣是最輕的燃料，而且單位質量的燃燒熱值最高，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輸工具的優(yōu)秀燃料。在當前，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地制取氫氣的技術能夠突破，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，這是人們所擔心的。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)海底存在大量水合甲烷，其儲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，將大大緩解能源危機。 5. 柱狀圖略。關于如何合理利用資源、能源，學生可以自由設想。在上述工業(yè)原材料中，能源單耗最大的是鋁；產量大，因而總耗能量大的是水泥和鋼鐵。在生產中節(jié)約使用原材料，加強廢舊鋼鐵、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. 公交車個人耗油和排出污染物量為私人車的1/5，從經濟和環(huán)保角度看，發(fā)展公交車更為合理。 第三節(jié) 化學反應熱的計算 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 1 000 kJ÷285.8 kJ/mol=3.5 mol 3. 設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/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，燃燒相同物質的量的C2H2放出的熱量多。 6. 寫出NH3燃燒的熱化學方程式 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 再將改寫后的3式相加，得： 7. 已知1 kg人體脂肪儲存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. 此人脂肪儲存的能量為4.2×105 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：4.2×105 kJ÷420 kJ/km=1 000 km 9. 1 t煤燃燒放熱2.9×107 kJ 50 t水由20 ℃升溫至100 ℃，溫差100 ℃-20 ℃=80 ℃，此時需吸熱： 50×103 kg×80 ℃×4.184 kJ/(kg·℃)=1.673 6×107 kJ 鍋爐的熱效率=(1.673 6×107 kJ÷2.9×107 kJ）×100% =57.7% 10. 各種塑料可回收的能量分別是： 耐綸5 m3×4.2×104 kJ/m3=21×104 kJ 聚氯乙烯50 m3×1.6×104 kJ/m3=80×104 kJ 丙烯酸類塑料5 m3×1.8×104 kJ/m3=9×104 kJ 聚丙烯40 m3×1.5×104 kJ/m3=60×104 kJ 將回收的以上塑料加工成燃料，可回收能量為 21×104 kJ+80×104 kJ+9×104 kJ+60×104 kJ=170×104 kJ=1.7×106 kJ 第二單元 第1節(jié) 化學反應速率 1. 略。 2. 1∶3∶2。 3. （1）A；（2）C；（3）B。 4. D。 5. A。 第二節(jié) 影響化學反應速率的因素 1. （1）加快。增大了反應物的濃度，使反應速率增大。 （2）沒有加快。通入N2后，容器內的氣體物質的量增加，容器承受的壓強增大，但反應物的濃度（或其分壓）沒有增大，反應速率不能增大。 （3）降低。由于加入了N2，要保持容器內氣體壓強不變，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，反應速率減小。 （4）不變。在一定溫度和壓強下，氣體體積與氣體的物質的量成正比，反應物的物質的量增大一倍，容器的容積增大一倍，反應物的濃度沒有變化，所以，反應速率不變。 （5）加快。提高溫度，反應物分子具有的能量增加，活化分子的百分數增大，運動速率加快，單位時間內的有效碰撞次數增加，反應速率增大。 2. A。催化劑能夠降低反應的活化能，成千上萬倍地提高反應速率，使得緩慢發(fā)生的反應2CO+2NO== N2+2CO2迅速進行。給導出的汽車尾氣再加壓、升溫的想法不合乎實際。 第三節(jié) 化學平衡 1. 正、逆反應速率相等，反應物和生成物的質量（或濃度）保持不變。 2. 3. 反應混合物各組分的百分含量，濃度、溫度、壓強（反應前后氣體的物質的量有變化的反應），同等程度地改變正、逆反應，不能使。 4. （1）該反應是可逆反應，1 mol N2和3 mol H2不能完全化合生成2 mol NH3，所以，反應放出的熱量總是小于92.4 kJ。 （2）適當降低溫度，增大壓強。 5. B； 6. C； 7. C； 8. C。 9. 設：CO的消耗濃度為x。 第4節(jié) 化學反應進行的方向 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)生反應的氣體依次通入到同一個密閉容器中，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是容易自發(fā)發(fā)生的。在判斷化學反應的方向時不能只根據焓變ΔH＜0或熵增中的一項就得出結論，而是要全面考慮才能得出正確結論。 第三單元 第1節(jié) 弱電解質的電離 1. 2. 氨水中存在的粒子：NH3·H2O、NH4+、OH- 氯水中存在的粒子：Cl2、Cl-、H+、ClO- 3. (1) 錯。導電能力的強弱取決于電解質溶液中離子的濃度，因此強、弱電解質溶液導電能力與二者的濃度及強電解質的溶解性有關。 (2) 錯。酸與堿反應生成鹽，所需堿的量只與酸的物質的量有關，鹽酸和醋酸都是一元酸，物質的量濃度相同的鹽酸和醋酸中含有相同物質的量的H＋。 (3) 錯。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，其OH－濃度降低不到一半。 (4) 錯。醋酸中的氫沒有全部電離為H＋。 ※(5) 錯。此題涉及水解較復雜，不要求學生考慮水解。 4(1) 不變。一定溫度下，該比值為常數——平衡常數。 (2) 4.18×10－4 mol/L 5. (1) 略; (2) 木頭中的電解質雜質溶于水中，使其具有了導電性。 第二節(jié) 水的電離和溶液的酸堿性 1. ③④①②；②①④③。 2. NH＋4，OH－，NH3·H2O，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，其相應的pH可能不盡相同。 10. 11. 圖略。(1) 酸性 (2) 10, 1×10-4 (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-會部分地與水電離出的H＋結合成HA，則c(A－）≠c(M＋）。 6. >，Al3＋+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pH>NaHCO3溶液的pH,因為由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，所以水解程度會大一些。 9. (1) SOCl2 +H2O SO2↑+ 2HCl↑ (2) AlCl3溶液易發(fā)生水解，AlCl3·6 H2O與SOCl2混合加熱，SOCl2與AlCl3·6 H2O中的結晶水作用，生成無水AlCl3及SO2和HCl氣體。 10. 加水的效果是增加水解反應的反應物c（SbCl3），加氨水可中和水解反應生成的HCl,以減少生成物c（H+），兩項操作的作用都是使化學平衡向水解反應的方向移動。 ※11. 受熱時，MgCl2·6H2O水解反應的生成物HCl逸出反應體系，相當于不斷減少可逆反應的生成物，從而可使平衡不斷向水解反應方向移動；MgSO4·7H2O沒有類似可促進水解反應進行的情況。 第4節(jié) 難溶電解質的溶解平衡 1. 文字描述略。 2. C； 3. D； 4. C。 5. (1) S2－與H＋作用生成的H2S氣體會逸出反應體系，使FeS的沉淀溶解平衡向溶解方向移動。 (2) 硫酸鈣也難溶于水，因此向碳酸鈣中加硫酸是沉淀轉化的問題，但硫酸鈣的溶解度大于碳酸鈣，轉化不能實現(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逸出反應體系，使其沉淀溶解平衡向溶解的方向移動。 (3) 硫酸溶液中的SO42-對BaSO4的沉淀溶解平衡有促進平衡向生成沉淀的方向移動的作用。 6. 略。 第四單元 第1節(jié) 原電池 1. 由化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。氧化反應，負極；還原反應，正極。 2. 銅，Cu-2e- == Cu2+；銀，Ag++e- == Ag。 3. a、c、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。 負極：Zn-2e- == Zn2+ 正極：Fe2++2e- == Fe 第2節(jié) 化學電源 1. A； 2. C； 3. C。 4. 鉛蓄電池放電時的電極反應如下： 負極：Pb(s)+SO42-(aq)－2e- == PbSO4(s) 正極：PbO2 (s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e- == PbSO4 (s)+2H2O(l) 鉛蓄電池充電時的電極反應如下： 陰極：PbSO4 (s)+2e- == Pb(s)+SO42-(aq) 陽極：PbSO4 (s)+2H2O(l)－2e- == PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq) 總反應方程式： 第3節(jié) 電解池 1. A； 2. D。 3. 原電池是把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，電解池是由電能轉化為化學能的裝置。例如鋅銅原電池，在鋅電極上發(fā)生氧化反應，稱為負極，在銅電極上發(fā)生還原反應，稱為正極。 負極：Zn-2e- == Zn2+（氧化反應） 正極：Cu2++2e- == Cu（還原反應） 電子通過外電路由負極流向正極。 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，與電源負極相連的電極叫陰極。 陽極：2Cl--2e- == Cl2↑（氧化反應） 陰極：Cu2++2e- == Cu（還原反應） 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，而粗銅中的雜質留在陽極泥或電解液中，從而達到精煉銅的目的。其電極主要反應如下： 陽極（粗銅）：Cu-2e- == Cu2+（氧化反應） 陰極（純銅）：Cu2+＋2e- == Cu（還原反應） 補充：若粗銅中含有鋅、鎳、銀、金等雜質，則在陽極鋅、鎳等比銅活潑的金屬也會被氧化： 陽極（粗銅）：Zn-2e- = Zn2+ Ni—2e- = Ni2+ 由于附著在粗銅片上銀、金等金屬雜質不如銅活潑，不會在陽極被氧化，所以當銅氧化后，這些微小的雜質顆粒就會掉進電解質溶液中，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，電解質溶液中Zn2+和Ni2+的氧化性又不如Cu2+強，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式為： 陽極：2Cl--2e- == Cl2↑（氧化反應） 陰極：2H++2e- == H2↑（還原反應） 或陰極：2H2O+2e- == H2↑+2OH-（還原反應） 總反應：2NaCl+2H2O == 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 在陰極析出1. 42 L H2，同時在陽極也析出1.42 L Cl2。 6. 依題意，電解XCl2溶液時發(fā)生了如下變化： M(X)=3.2 g×22.4 L/(1 mol×1.12 L)=64 g/mol 即X的相對原子質量為64。 又因為2Cl- - 2e- == Cl2↑ 2 mol 22.4L n(e-) 1.12L n(e-)=2 mol×1.12 L/22.4 L=0.1 mol 即電路中通過的電子有0.1 mol。 第4節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護 1. 負極；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）或非電解質液體直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕，叫做化學腐蝕。不純的金屬跟電解質溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。金屬腐蝕造成的危害甚大，它能使儀表失靈，機器設備報廢，橋梁、建筑物坍塌，給社會財產造成巨大損失。 8. 當鋼鐵的表面有一層水膜時，水中溶解有電解質，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，鐵是負極，碳是正極。電解質溶液的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，此時就會發(fā)生吸氧腐蝕，其電極反應如下： 負極：2Fe-4e- == 2Fe2+ 正極：2H2O+O2+4e- == 4OH- 總反應：2Fe+2H2O+O2 == 2Fe(OH) 2 9. 鍍鋅鐵板更耐腐蝕。當鍍鋅鐵板出現(xiàn)劃痕時，暴露出來的鐵將與鋅形成原電池的兩個電極，且鋅為負極，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，鐵為負極，這樣就會加速鐵的腐蝕。 可設計如下實驗： 取有劃痕的鍍鋅鐵片和鍍錫鐵片各一塊，放在經過酸化的食鹽水中浸泡一會兒，取出靜置一段時間，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。即說明上述推測是正確的。 １９ .