高中化学选修4《化学反应原理》教材习题参考
第一章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量的变化
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1 mol H2 (g)燃烧，生成1 mol H2O(g)，其反应热ΔH=-241.8 kJ/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。0.5 mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445 kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是()。
-1-
4. 下列关系式中正确的是
A．a＜c ＜0B．b＞d＞0C．2a＝b＜0D．2c＝d＞0 参考答案
1． A；2．B、C；3．C；4． C。
第二节 燃烧热能源
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 A①②③B．①②④C．①③④D．②③④
-2-
2．1.5 g 火箭燃料二甲基肼(CH3-NH-NH-CH3)完全燃烧，放出50 kJ热量，则二甲基肼的燃烧热为()。 A1 000 kJ/molB1 500 kJ/molC．2 000 kJ/molD．3 000 kJ/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10 kg丁烷完全燃烧并生成二氧化碳和液态水时，放出热量5×105 kJ。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0.16 g该气体燃料，完全燃烧生成224 mL CO2(标准状况)和0.36 g液态水，并放出8.903 kJ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
习题参考 (一)参考答案
1. C(s)+O2 (g) == CO2 (g) ΔH=-393.5 kJ/mol
2.5 mol C完全燃烧，ΔH=2.5 mol×(-393.5 kJ/mol)=-983.8 kJ/mol 2. H2 (g)的燃烧热ΔH=-285.8 kJ/mol
欲使H2完全燃烧生成液态水，得到1 000 kJ的热量，需要H2 1 000 kJ÷285.8 kJ/mol=3.5 mol 3. 设S的燃烧热为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. 设CH4的燃烧热为ΔH
CH4 (g)+O2 (g) == CO2 (g)+2H2O(g) 16 g/mol ΔH 1 g-55.6 kJ
-3-
ΔH=16 g/mol×(-55.6 kJ)÷1 g
=-889.6 kJ/mol
5. (1)求3.00 mol C2H2完全燃烧放出的热量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)从4题已知CH4的燃烧热为-889.6 kJ/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×(-241.8 kJ/mol)
=-362.7 kJ/mol 将题中(2)式照写：
1/2N2 (g)+O2 (g) == NO2 (g) ΔH2=+33.9 kJ/mol 将题中(3)式反写，得
NH3 (g) == 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) -ΔH3=46.0 kJ/mol 再将改写后的3式相加，得：
7. 已知1 kg人体脂肪储存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. 此人脂肪储存的能量为4.2×105 kJ。快速奔跑1 km要消耗420 kJ能量，此人脂肪可以维持奔跑的距离为：4.2×105 kJ÷420 kJ/km=1 000 km
9. 1 t煤燃烧放热2.9×107 kJ
50 t水由20 ℃升温至100 ℃，温差100 ℃-20 ℃=80 ℃，此时需吸热： 50×103 kg×80 ℃×4.184 kJ/(kg·℃)=1.673 6×107 kJ 锅炉的热效率=(1.673 6×107 kJ÷2.9×107 kJ)×100%
=57.7%
10. 各种塑料可回收的能量分别是： 耐纶5 m3×4.2×104 kJ/m3=21×104 kJ 聚氯乙烯50 m3×1.6×104 kJ/m3=80×104 kJ 丙烯酸类塑料5 m3×1.8×104 kJ/m3=9×104 kJ
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聚丙烯40 m3×1.5×104 kJ/m3=60×104 kJ
将回收的以上塑料加工成燃料，可回收能量为 21×104 kJ+80×104 kJ+9×104 kJ+60×104 kJ=170×104 kJ=1.7×106 kJ
(二)补充习题
1．已知25 ℃、101 kPa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＝－393.51 kJ/mol C(金刚石)＋O2(g)＝CO2(g)ΔH＝－395.41 kJ/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＝－571.6 kJ/mol， CO(g)＋1/2O2(g)＝2CO2(g)ΔH＝－283.0 kJ/mol。
某H2 和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74 kJ热量，同时生成3.6 g液态水，则原混合气体中H2
和CO的物质的量之比为()。
A. 2∶1B. 1∶2 C．1∶1D．2∶3
3．由氢气和氧气反应生成1 mol水蒸气放热241.8 kJ，写出该反应的热化学方程式：_______。 若1 g水蒸气转化成液态水放热2.444 kJ，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=+67.7 kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534 kJ/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＝－890 kJ/mol，现有CH4和CO的混合气体共0.75 mol，完全燃烧后，生成CO2气体和18 g液态H2O，并放出515 kJ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=-241.8 kJ/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=-1 135.7 kJ/mol
5．解：由于CO燃烧只生成CO2，故18 g液态水均由CH4燃烧产生，若生成18 g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＝－890 kJ/mol 1 mol 2×18 g 890 kJ/mol y 18 g x
x=445 kJ/mol 故由CO燃烧放出的热量为：515 kJ-445 kJ=70 kJ y=05 moln(CO)=0.75 mol-0.5 mol=0.25 mol 则CO燃烧的热化学方程式为：
2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g)ΔH＝－560 kJ/mol
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高中化学选修4《化学反应原理》教材习题参考
