化學(xué)選修四課后習題及答案.doc
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1、化學(xué)選修4 化學(xué)反應(yīng)原理課后習題和答案第一章 化學(xué)反應(yīng)與能量 第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量的變化P5習題1.舉例說明什么叫反應(yīng)熱,它的符號和單位是什么?2.用物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識說明為什么有的反應(yīng)吸熱,有的反應(yīng)放熱。3.依據(jù)事實,寫出下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(1)1 mol N2 (g)與適量H2(g)起反應(yīng),生成NH3(g),放出92.2 kJ熱量。(2)1 mol N2 (g)與適量O2(g)起反應(yīng),生成NO2(g),吸收68 kJ熱量。(3)1 mol Cu(s)與適量O2(g)起反應(yīng),生成CuO(s),放出157 kJ熱量。(4)1 mol C(s)與適量H2O(g)起反應(yīng),生成CO(g)和H2
2、(g),吸收131.3 kJ熱量。(5)衛(wèi)星發(fā)射時可用肼(N2H4)作燃料,1 mol N2H4(l)在O2(g)中燃燒,生成N2(g)和H2O(l),放出622 kJ熱量。(6)汽油的重要成分是辛烷(C8H18),1 mol C8H18 (l)在O2(g)中燃燒,生成CO2(g)和H2O(l),放出5 518 kJ熱量。4.根據(jù)下列圖式,寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。P6習題1.舉例說明什么叫反應(yīng)熱,它的符號和單位是什么?1、 化學(xué)反應(yīng)過程中所釋放或吸收的熱量叫做反應(yīng)熱。恒壓條件下,它等于反應(yīng)前后物質(zhì)的焓變。、符號是H、單位是kJ/mol或kJmol-1 。例如1molH2(g)燃燒,生成1mol
3、H2O(g),其反應(yīng)熱H241.8kJ/mol。2.用物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識說明為什么有的反應(yīng)吸熱,有的反應(yīng)放熱。2、 化學(xué)反應(yīng)的實質(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,新鍵形成要放出能量。當反應(yīng)完成時,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)物需要吸收能量才能轉(zhuǎn)化為生成物,則此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。P10習題1、燃燒熱數(shù)據(jù)對生產(chǎn)、生活有什么實際意義?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、石油資源總有一天
4、會枯竭,現(xiàn)在就應(yīng)該尋求應(yīng)對措施。目前已使用甲醇、乙醇作為汽油的代用品,這樣做的好處是什么?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(yīng)該尋找對應(yīng)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(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、乙醇的原料是可以再生的,因此用甲醇、乙醇代替汽油是應(yīng)對能源危機的一種有效措施。3、用氫氣作燃料有什么優(yōu)點?在當今的技術(shù)條件下有什么問題?它的發(fā)展前景如何?氫氣是最輕的燃料,而且單位質(zhì)量的燃燒值最高,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
5、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(shù)能夠突破,則氫氣能源將具有廣闊的發(fā)展前景。4、科學(xué)家發(fā)現(xiàn)海底存在大量水合甲烷,請你談?wù)劶淄槿剂祥_發(fā)的前景。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,這是人們所擔心的?,F(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(shù),將大大緩解能源危機。5、下表列出了生產(chǎn)1 t工業(yè)原材料的平均能耗:原材料能耗/(kJt1)原材料能耗/(kJt1)鋁2.5108鐵和鋼4.7107某種
6、塑料5.4107銅4.32107鋅5.0107水泥7.25106鉛5.0107請畫出一張柱狀圖來形象地表述這些數(shù)據(jù),并提出合理利用資源、能源的設(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,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、私人汽車與公交車相比,前者的耗油量和排出的污染物均大約是后者的,而后者載運的乘客量平均為50人,前者平均為2人。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)對這兩種交通工具做出評價。公交車個人耗油量和排出的污染物量為私人車的,從經(jīng)濟和環(huán)保角度看,發(fā)展公共交通更為合理。P13習題1.2.5 mol
7、 C在O2中完全燃燒生成CO2,放出多少熱量?2.完全燃燒多少摩H2使生成液態(tài)水,才能得到1000 kJ熱量?3.4.0 g硫粉在O2中完全燃燒生成SO2,放出37 kJ熱量,計算S的燃燒熱。4.1.00 g CH4完全燃燒生成液態(tài)水和CO2,放出55.6 kJ熱量,計算CH4的燃燒熱。5.2.00 g C2H2完全燃燒生成液態(tài)水和CO2,放出99.6 kJ熱量,3.00 mol C2H2完全燃燒能放出多少熱量?燃燒相同物質(zhì)的量的CH4和C2H2,哪種氣體燃燒放出的熱量多?6.NH3(g)燃燒生成NO2 (g)和H2O(g),已知(1)H2 (g)+ O2 (g)=H2O(g) H=241.8
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試計算NH3(g)燃燒熱量。7.1 kg人體脂肪可儲存約32200 kJ能量。一般人每行走1 km大約要消耗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約是多少?8.一個體重為70 kg的人的脂肪儲存的能量約為4.2105 kJ,如果快速奔跑1 km要消耗420 kJ能量,此人的脂肪可以維持奔跑的距離是多少?9.某鍋爐用1.0 t煤可燒開水50 t(進鍋爐水溫20 ),請計算該鍋爐的熱效率。(1 t煤燃
9、燒放熱2.9107 kJ)。(提示:鍋爐的熱效率=100%)10.下表列出了生產(chǎn)1 m3塑料的能耗和可從同量塑料回收的能量。塑料能耗/ kJ可回收能量/ kJ塑料能耗/ kJ可回收能量/ kJ耐綸7.81044.2104丙烯酸類塑料4.31041.8104聚氯乙烯3.81041.6104聚丙烯2.01041.5104現(xiàn)廢品收購站已回收如下數(shù)量的廢塑料:耐綸5 m3、聚氯乙烯50 m3、丙烯酸類塑料5 m3、聚丙烯40 m3,如將它們加工成燃料,可回收多少能量?11制造一輛汽車和為延長汽車使用壽命而采用各種方法防止金屬腐蝕,大約要花費9.0107 kJ能量,而汽車在使用期限內(nèi)所消耗的汽油能量約為
10、1.0109 kJ。有人分析了這兩個數(shù)據(jù),認為與其千方百計去防止金屬腐蝕以延長汽車壽命來降低能耗,不如在降低油耗上下功夫更具有實際意義。談?wù)勀愕目捶?。第二?化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率P19習題1.通?;瘜W(xué)反應(yīng)速率用 來表示。2.對于化學(xué)反應(yīng)N2+3H2=2NH3,當分別用N2、H2、NH3三種物質(zhì)表示該反應(yīng)的速率時,它們的速率之比等于 之比。3.將氣體A、B置于容積為2 L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):4A(g)十B(g)=2C(g)反應(yīng)進行到4 s末,測得A為0.5 mol,B為0.4 mol,C為0.2 mol。則:(1)用生成物C濃度的增加來表示該反應(yīng)的速率應(yīng)為( );(
11、2)用反應(yīng)物A濃度的減少來表示該反應(yīng)的速率應(yīng)為( );(3)用反應(yīng)物B濃度的減少來表示該反應(yīng)的速率應(yīng)為( )。A.0.025 mol/(Ls) B.0.012 5 mol/(Ls)C.0.05 mol/(Ls) D.0.1 mol/(Ls)4已知4NH3+5O2=4NO+6H2O,若反應(yīng)速率分別用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示,則正確的關(guān)系是()。A.v(NH3)=v(O2) B.v(O2)=v(H2O)C.v(NH3)=v(H2O) D.v(O2)=v(NO)5在密閉容器中A與B反應(yīng)生成C,其反應(yīng)速率分別用v(A)、v(B)、v(C)表示。已知v(A)、v(B)、v(
12、C)之間有以下關(guān)系2v(B)=3v(A),3v(C)=2v(B)。則此反應(yīng)可表示為( )。A.2A+3B=2C B.A+3B2=CC.3A+B=2C D.A+B=C習題參考答案1. 略。2. 132。3. (1)A;(2)C;(3)B。4. D。5. A。(二)補充習題在的反應(yīng)中,經(jīng)t秒后C的濃度增加m mol/L,則用B濃度的變化來表示的反應(yīng)速率是()。參考答案:C。第二節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 P24習題1、在一密閉容器中充入1 mol H2和1 mol I2,壓強為p(Pa),并在一定溫度下使其發(fā)生反應(yīng):H2(g)+I2(g)=2HI(g)H0。(1)保持容器容積不變,向其中加入1 m
13、ol H2,反應(yīng)速率加快嗎?理由是 。(1)加快。增大了反應(yīng)物的濃度,使反應(yīng)速率增大。(2)保持容器容積不變,向其中加入1 mol N2(N2不參加反應(yīng)),反應(yīng)速率也加快嗎?理由是 。(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)保持容器內(nèi)氣體壓強不變,向其中加入1 mol N2(N2不參加反應(yīng)),反應(yīng)速率 ,理由是 。(3)降低。由于加入了N2,要保持容器內(nèi)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(yīng)速率減小。(4)保持容器內(nèi)氣體壓強不變,向其中加入1 mol H2(g)
14、和1 mol I2(g),反應(yīng)速率 ,理由是 。(4)不變。在一定溫度和壓強下,氣體體積與氣體的物質(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)提高起始的反應(yīng)溫度,反應(yīng)速率 ,理由是 。(5)加快。提高溫度,反應(yīng)物分子具有的能量增加,活化分子的百分數(shù)增大,運動速率加快,單位時間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)增加,反應(yīng)速率增大。2、NO和CO都是汽車尾氣中的有害物質(zhì),它們能緩慢地起反應(yīng),反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO2NO=N22CO2,為了控制大氣污染,提出下列建議:A.使用催化劑 B.改變壓強 C.提高反應(yīng)溫度你認為可行的方法是 ,理由是 。 2.
15、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迅速進行。給導(dǎo)出的汽車尾氣再加壓、升溫的想法不合乎實際。(二)補充習題1. 從下列實驗事實所引出的相應(yīng)結(jié)論正確的是( )。2. 在鋅與某濃度的鹽酸起反應(yīng)的實驗中,一個學(xué)生得到下面的結(jié)果:則下列說法正確的是( )。t1=75 st2200t3單位時間內(nèi)消耗的鋅的質(zhì)量mGmFmBA. B. C. 只有 D. 全部正確 參考答案 1. A、C; 2. C。第三節(jié) 化學(xué)平衡 P32習題1.化學(xué)平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應(yīng)中, 的狀態(tài)。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)
16、保持不變。2.已知反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)在一定溫度下達到平衡,該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為 。若各物質(zhì)的平衡濃度分別為c(A)=2.0 mol/L、c(B)=2.0 mol/L、c(C)=1.0 mol/L,則K= 。3.化學(xué)平衡發(fā)生移動的標志是 發(fā)生變化,能夠使化學(xué)平衡移動的因素有 ,催化劑雖然能夠 速率,但 化學(xué)平衡移動。3. 反應(yīng)混合物各組分的百分含量,濃度、溫度、壓強(反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量有變化的反應(yīng)),同等程度地改變正、逆反應(yīng),不能使。4.25 時,合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) H=92.4 kJ/mol(1)在該溫度時,取l mol
17、 N2和3 mol H2放在密閉容器中,在催化劑存在下進行反應(yīng),測得反應(yīng)放出的熱量總是小于92.4 kJ。其原因是 。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)為了提高NH3的產(chǎn)率,應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件?(2)適當降低溫度,增大壓強。5.一定溫度下,對可逆反應(yīng)A(g)+2B(g)=3C(g)的下列敘述中,不能說明反應(yīng)已達到平衡的是(B )。A.C生成的速率與C分解的速率相等 B.單位時間內(nèi)消耗a mol A,同時生成3a mol CC.容器內(nèi)的壓強不再變化 D.混合氣體的物質(zhì)的量不再變化6
18、.在密閉容器中的一定量混合氣體發(fā)生反應(yīng):xA(g)+yB(g)=zC(g)平衡時測得A的濃度為0.50 mol/L,保持溫度不變,將容器的容積擴大到原來的兩倍,再達平衡時,測得A的濃度降低為0.30 mol/L。下列有關(guān)判斷正確的是(C )。A.x+yzB.平衡向正反應(yīng)方向移動 C.B的轉(zhuǎn)化率降低D.C的體積分數(shù)下降7.對已經(jīng)達到化學(xué)平衡的下列反應(yīng)2X(g)+Y(g)2=Z(g)減小壓強時,對反應(yīng)產(chǎn)生的影響是(C)。A.逆反應(yīng)速率增大,正反應(yīng)速率減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動B.逆反應(yīng)速率減小,正反應(yīng)速率增大,平衡向正反應(yīng)方向移動C.正、逆反應(yīng)速率都減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動D.正、逆反應(yīng)速率都增
19、大,平衡向正反應(yīng)方向移動8.2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2充入體積不變的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生下述反應(yīng):PCl3(g)+Cl2(g)=PCl5(g)達平衡時,PCl5為0.40 mol,如果此時移走1.0 mol PCl3和0.50 mol Cl2,在相同溫度下再達平衡時PCl5的物質(zhì)的量是(C)。A.0.40 mol B.0.20 mol C.小于0.20 molD.大于0.20 mol,小于0.40 mol9.已知一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)在427 時的平衡常數(shù)是9.4。如果反應(yīng)開始時,一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0.
20、01 mol/ L,計算一氧化碳在此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率。9. 設(shè):CO的消耗濃度為x。(二)補充習題1. 某化學(xué)反應(yīng)2A(g)B(g)+D(g)在四種不同條件下進行,B、D起始濃度為零,反應(yīng)物A的濃度隨反應(yīng)時間的變化情況如下表:根據(jù)上述數(shù)據(jù),完成下列填空:(實驗序號1以(1)代表,余同)在(1)中,反應(yīng)在10至20 min內(nèi)平均速率為_molL-1min-1。在(2)中,A的初始濃度c2=_molL-1。設(shè)(3)的反應(yīng)速率為v3,(1)的反應(yīng)速率為v1,則v3 _ v1(填、=、)且c3 _ 1.0 molL-1)(填、=、)。(4)比較(4)和(1),可推測該反應(yīng)是反應(yīng)(選填吸熱、放熱)。理
21、由是_。2. 某溫度下,在一容積可變的容器中,反應(yīng)2A(g)+B(g) 2C(g)達到平衡時,A、B和C的物質(zhì)的量分別為4 mol、2 mol和4 mol,保持溫度和壓強不變,對平衡混合物中三者的物質(zhì)的量做如下調(diào)整,可使平衡右移的是( )。A. 均減半 B. 均加倍 C. 均增加1 mol D. 均減少1 mol1. (1)0.013(2)1.0(3),(4)吸熱,因為溫度升高時,平衡向右移動?!竞單觥恳獙W(xué)會分組對比,(1)和(2)反應(yīng)溫度相同,雖然達到平衡濃度所需時間不同,但平衡濃度相同,只有起始濃度相等才行。為什么(2)達到平衡所需時間短,該反應(yīng)是一個氣體n=0的反應(yīng),可以理解為(2)反應(yīng)
22、時的壓強較高或是加入了催化劑。(2)、(3)反應(yīng)溫度相同,平衡濃度(3)(2),只有(3)的起始濃度大才行。(1)和(4)起始濃度相同,但(4)的反應(yīng)溫度高、平衡濃度低,只有吸熱反應(yīng)才行。 2. C?!竞單觥?本題是一個氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),它的特殊條件是:“容積可變的容器”“保持溫度和壓強不變”。在保持溫度和壓強不變的情況下,把平衡混合物中三者的物質(zhì)的量“均減半”或“均加倍”,容器的容積必須減半或加倍。反應(yīng)混合物的濃度沒有發(fā)生變化,對一個氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng),改變條件后,反應(yīng)混合物的濃度不發(fā)生變化,平衡是不移動的。題目給的條件是A、B、C三種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為212,若把A、B、C三種
23、物質(zhì)各增加1 mol拆分為A、B、C,依次為1 mol、05 mol、1 mol,使之符合212,在“容積可變的容器”“保持溫度和壓強不變”的條件下,各物質(zhì)的濃度仍然不變,多余了05 mol B,就可以判斷為增大了反應(yīng)物的濃度,使平衡向正反應(yīng)方向移動。若各減少1 mol,思路與之相似,應(yīng)向左移動。第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)進行的方向 P36習題1.舉出幾種日常生活中常見的由于熵增的原因而使某過程自發(fā)進行的實例。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密閉容器中,它們能自發(fā)地混合均勻。2.應(yīng)該如何判斷反應(yīng)進行的方向?2. 在封閉體系中焓減
24、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)的方向時不能只根據(jù)焓變H0或熵增中的一項就得出結(jié)論,而是要全面考慮才能得出正確結(jié)論。習題P731.原電池是一種 。在原電池中,較活潑的金屬極上發(fā)生 ,是 極;較不活潑的金屬極上發(fā)生 ,是 極。2.用銅和硫酸銅溶液、銀和硝酸銀溶液設(shè)計一個原電池,這個原電池的負極是 ,電極反應(yīng)式是 ;正極是 ,電極反應(yīng)式是 。3.把a、b、c、d四塊金屬片浸泡在稀H2SO4中,用導(dǎo)線兩兩相連,可以組成各種原電池。若a、b相連,a為負極;c、d相連,c為負極;a、c相連,c為正極;b、d相連,b為正極,則這四種金屬的活動性由強到弱的順序為 。4.鋅銅原電池產(chǎn)生電流時,陽離
25、子( )。A.移向Zn極,陰離子移向Cu極 B.移向Cu極,陰離子移向Zn極C.和陰離子都移向Zn極 D.和陰離子都移向Cu極5下列各變化中屬于原電池反應(yīng)的是( )。A.在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護層B.鍍鋅鐵表面有劃損時,仍然能阻止鐵被氧化C.紅熱的鐵絲與冷水接觸,表面形成藍黑色保護層D.鋅與稀硫酸反應(yīng)時,加入少量CuSO4溶液可使反應(yīng)加快6.根據(jù)下式所表示的氧化還原反應(yīng)設(shè)計一個原電池:Zn(s)+Fe2+(aq)=Zn2+(aq)+Fe(s)(1)裝置可采用燒杯和鹽橋,畫出此原電池的裝置簡圖(2)注明原電池的正極和負極(3)注明外電路中電子的流向(4)寫出兩個電極上的電極反應(yīng)參考答案
26、1. 由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。氧化反應(yīng),負極;還原反應(yīng),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- = FeP78習題1.堿性鋅錳電池獲得了廣泛的應(yīng)用,根據(jù)電池的電極反應(yīng),下列判斷正確( )。A.Zn為負極,MnO2為正極 B.Zn為正極,MnO2為負極C.工作時電子由MnO2經(jīng)外電路流向Zn極D.Zn電極發(fā)生還原反應(yīng),MnO2電極發(fā)生氧化反應(yīng)2.鉛蓄電池充電時,PbSO4( )。A.在陽極生成 B.在陰極生成C.在兩
27、個電極上生成 D.在兩個電極上除去3.鎘鎳可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用,它的充、放電反應(yīng)按下式進行:Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2由此可知,該電池放電時的負極是( )。A.Cd(OH)2 B.Ni(OH)2 C.Cd D.NiOOH4.寫出鉛蓄電池在放電、充電時兩極反應(yīng)的化學(xué)方程式及總反應(yīng)的化學(xué)方程式。5.試述燃料電池的優(yōu)越性,設(shè)想它的發(fā)展遠景。參考答案1. A; 2. C; 3. C。4. 鉛蓄電池放電時的電極反應(yīng)如下:負極:Pb(s)+SO42-(aq)2e- = PbSO4(s)正極:PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO
28、4(s)+2H2O(l)鉛蓄電池充電時的電極反應(yīng)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(yīng)方程式:P83習題1.下列關(guān)于電解槽的敘述中不正確的是( )。A.與電源正極相連的是電解槽的陰極 B.與電源負極相連的是電解槽的陰極C.在電解槽的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)D.電子從電源的負極沿導(dǎo)線流入電解槽的陰極2. 下列關(guān)于銅電極的敘述中不正確的是( )。A.鋅銅原電池中銅是正極 B.在鍍件上鍍銅時可用金屬銅作陽極C.用電解法精煉粗銅時粗銅作陽極 D.用電解法精煉粗銅時純銅作陽
29、極3.原電池與電解池在原理上有什么差異?試舉例說明(可從電極名稱、電子流方向、電極反應(yīng)和能量轉(zhuǎn)化等方面進行比較)。4.試分析電解精煉銅與電鍍銅有何相似之處,并寫出電解精煉銅的電極反應(yīng)式。5.電解飽和食鹽水溶液時,從陰極析出1.42 L氫氣,問從陽極析出什么氣體?析出多少升?(在標準狀況下)6.用鉑作電極電解某金屬的氯化物(XCl2)溶液,當收集到1.12 L氯氣時(標準狀況),陰極增重3.2 g,求:(1)該金屬的相對原子質(zhì)量;(2)電路中有多少電子通過?參考答案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
30、應(yīng),稱為負極,在銅電極上發(fā)生還原反應(yīng),稱為正極。負極: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(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,從而達到精煉銅的目的。其電極主要反應(yīng)如下:陽極(粗銅
31、):Cu-2e- = Cu2+(氧化反應(yīng))陰極(純銅):Cu2+2e- = Cu(還原反應(yīng))補充: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被氧化:陽極(粗銅):Zn-2e- = Zn2+ Ni2e- = Ni2+由于附著在粗銅片上銀、金等金屬雜質(zhì)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(zhì)顆粒就會掉進電解質(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,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
32、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):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 g22.4 L/(1 mol1.12 L)=64 g/mol即X的相對原子質(zhì)量為64。又因為 2Cl- - 2e- = Cl22 mol 22.4L n(e-)1.12Ln(e-)=2 mol1.12 L/2
33、2.4 L=0.1 mol即電路中通過的電子有0.1 mol。P87-88習題1.鋼鐵表面容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕,發(fā)生腐蝕時,鐵是 極,電極反應(yīng)式為 ,雜質(zhì)碳是 極,電極反應(yīng)式為 。2.炒過菜的鐵鍋未及時洗凈(殘液中含有NaCl),不久便會因腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。試回答:(1)鐵鍋的銹蝕應(yīng)屬于 ,腐蝕的原因是 。(2)鐵鍋銹蝕的電極反應(yīng)式為:負極 ;正極 。正負極反應(yīng)產(chǎn)物會繼續(xù)發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式為 。3.在下列裝置中(都盛有0.1 mol/L H2SO4溶液)Zn片腐蝕最快的是( )。4.下列裝置中(杯中均盛有海水)能使鐵受到保護不被腐蝕的是( )。5.為保護地下鋼管不受腐蝕,
34、可使它與( )。A.直流電源負極相連 B.銅板相連 C.鋅板相連 D.直流電源正極相連6.以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是( )。A.黃銅(銅鋅合金)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B.生鐵比純鐵容易生銹 C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件,在接觸處易生鐵銹 D.銀質(zhì)物品久置表面變暗7.什么叫化學(xué)腐蝕?什么叫電化學(xué)腐蝕?舉例說明金屬腐蝕的危害。8.鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕有哪些區(qū)別?9.現(xiàn)有一塊鍍鋅鐵板(俗稱白鐵)和一塊鍍錫鐵板(俗稱馬口鐵),你能否預(yù)測哪種鐵板更耐腐蝕?選擇必要試劑驗證你的假想。參考答案1. 負極;Fe-2e- = Fe2+;正極; 析氫腐蝕:2H+2e- = H2,吸氧腐蝕:2H2O+O2+4e
35、- = 4OH-2. (1)電化學(xué)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:主要是吸氧腐蝕。2Fe-4e- = 2Fe2+;2H2O+O2+4e- = 4OH-;Fe2+2OH- = Fe(OH)2,4Fe(OH) 2+O2+2H2O = 4Fe(OH) 33. C; 4. B、D; 5. A、C; 6. 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,會發(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,機器設(shè)備報廢
36、,橋梁、建筑物坍塌,給社會財產(chǎn)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(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,此時就會發(fā)生吸氧腐蝕,其電極反應(yīng)如下:負極:2Fe-4e- = 2Fe2+ 正極:2H2O+O2+4e- = 4OH-總反應(yīng):2Fe+2H2O+O2 = 2Fe(OH) 29. 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??稍O(shè)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(jīng)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。13
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