化学选修四课后题答案.docx
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化学选修四课后题答案
第一章
第一节化学反应与能量的变化
四、习题参考
(一)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1molH2(g)燃烧,生成1molH2O(g),其反应热ΔH=-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。
(二)补充习题
1.下列说法不正确的是()。
A.放热反应不需加热即可发生
B.化学反应过程中的能量变化除了热能外,也可以是光能、电能等
C.需要加热才能进行的化学反应不一定是吸热反应
D.化学反应热效应数值与参加反应的物质多少有关
2.将铁粉和硫粉混合后加热,待反应一发生即停止加热,反应仍可持续进行,直至反应完全生成新物质硫化亚铁。
该现象说明了()。
A.该反应是吸热反应
B.该反应是放热反应
C.铁粉和硫粉在常温下难以发生反应
D.生成物硫化亚铁的总能量高于反应物铁粉和硫粉的总能量
3.沼气是一种能源,它的主要成分是CH4。
0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时,放出445kJ热量,则下列热化学方程式中正确的是()。
4.下列关系式中正确的是
A.a<c<0 B.b>d>0 C.2a=b<0 D.2c=d>0
参考答案
1.A;2.B、C;3.C;4.C。
第二节燃烧热能源
四、习题参考
(一)参考答案
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。
(二)补充习题
1.下列性质中,能说明乙醇宜作燃料的是()。
①燃烧时发生氧化反应②充分燃烧的产物不污染环境
③乙醇是一种再生能源④燃烧时放出大量的热
A①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
2.1.5g火箭燃料二甲基肼(CH3-NH-NH-CH3)完全燃烧,放出50kJ热量,则二甲基肼的燃烧热为()。
A1000kJ/mol B1500kJ/mol C.2000kJ/mol D.3000kJ/mol
3.甲醇属于可再生能源,可代替汽油作为汽车燃料。
下列热化学方程式中的反应热能正确表示甲醇燃烧热的是()。
4.家用液化气中主要成分之一是丁烷,当10kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时,放出热量5×105kJ。
试写出丁烷燃烧的热化学方程式。
5.为减少大气污染,一些城市公共汽车逐步使用CNG(压缩天然气)清洁燃料,实验测得0.16g该气体燃料,完全燃烧生成224mLCO2(标准状况)和0.36g液态水,并放出8.903kJ的热量。
请写出:
CNG的化学式,其完全燃烧的热化学方程式。
参考答案
1.D;2.C;3.B。
第三节化学反应热的计算
二、习题参考
(一)参考答案
1.C(s)+O2(g)==CO2(g)
ΔH=-393.5kJ/mol
2.5molC完全燃烧,ΔH=2.5mol×(-393.5kJ/mol)=-983.8kJ/mol
2.H2(g)的燃烧热ΔH=-285.8kJ/mol
欲使H2完全燃烧生成液态水,得到1000kJ的热量,需要H21000kJ÷285.8kJ/mol=3.5mol
3.设S的燃烧热为ΔH
S(s)+O2(g)==SO2(g)
32g/mol ΔH
4g -37kJ
ΔH=32g/mol×(-37kJ)÷4g
=-296kJ/mol
4.设CH4的燃烧热为ΔH
CH4(g)+O2(g)==CO2(g)+2H2O(g)
16g/mol ΔH
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
C2H2(g)+5/2O2(g)==2CO2(g)+H2O(l)
26g/mol ΔH
2.00g -99.6kJ
ΔH=26g/mol×(-99.6kJ)÷2.00g
=-1294.8kJ/mol
Q=3.00mol×(-1294.8kJ/mol)=-3884.4kJ≈-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)
3/2ΔH1=3/2×(-241.8kJ/mol)
=-362.7kJ/mol
将题中
(2)式照写:
1/2N2(g)+O2(g)==NO2(g) ΔH2=+33.9kJ/mol
将题中(3)式反写,得
NH3(g)==1/2N2(g)+3/2H2(g) -ΔH3=46.0kJ/mol
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÷32200kJ/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
9.1t煤燃烧放热2.9×107kJ
50t水由20℃升温至100℃,温差100℃-20℃=80℃,此时需吸热:
50×103kg×80℃×4.184kJ/(kg·℃)=1.6736×107kJ
锅炉的热效率=(1.6736×107kJ÷2.9×107kJ)×100%
=57.7%
10.各种塑料可回收的能量分别是:
耐纶5m3×4.2×104kJ/m3=21×104kJ
聚氯乙烯50m3×1.6×104kJ/m3=80×104 kJ
丙烯酸类塑料5m3×1.8×104kJ/m3=9×104 kJ
聚丙烯40m3×1.5×104kJ/m3=60×104 kJ
将回收的以上塑料加工成燃料,可回收能量为
21×104kJ+80×104kJ+9×104kJ+60×104kJ=170×104kJ=1.7×106kJ
(二)补充习题
1.已知25℃、101kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-393.51kJ/mol
C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-395.41kJ/mol
据此判断,下列说法中正确的是()。
A.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
B.由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高
C.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
D.由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高
2.已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ/mol,
CO(g)+1/2O2(g)=2CO2(g)ΔH=-283.0kJ/mol。
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量,同时生成3.6g液态水,则原混合气体中H2和CO的物质的量之比为()。
A.2∶1 B.1∶2 C.1∶1 D.2∶3
3.由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ,写出该反应的热化学方程式:
_______。
若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ,则反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)的ΔH=____kJ/mol。
氢气的燃烧热为____kJ/mol。
4.火箭发射时可用肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮作氧化剂,它们相互反应生成氮气和水蒸气。
已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.7kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ/mol
则N2H4和NO2反应的热化学方程式为_____________________。
5.已知CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);ΔH=-890kJ/mol,现有CH4和CO的混合气体共0.75mol,完全燃烧后,生成CO2气体和18g液态H2O,并放出515kJ热量,CO燃烧的热化学方程式为______________,写出求算过程。
参考答案
1.A;2.C。
3.H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8kJ/mol,-285.8
提示:
可将反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)看成两步:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)和H2O(g)=H2O(l),问题就迎刃而解。
4.2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g); ΔH=-1135.7kJ/mol
5.解:
由于CO燃烧只生成CO2,故18g液态水均由CH4燃烧产生,若生成18g液态水放出的热量为x,用去CH4的量为y,则有:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ/mol
1mol 2×18g
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