化学反应工程原理答案_第6章
人教版高中化学选修四《化学反应原理》课本习题参考答案 ()
人教版高中化学选修四——《化学反应原理》课本习题参考答案第一单元第一节化学反应与能量的变化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.第二节燃烧热能源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.第三节化学反应热的计算1. C(s)+O2 (g) == CO2 (g) H=-393.5 kJ/mol2.5 mol C 完全燃烧,H=2.5 mol×(-393.5 kJ/mol)=-983.8 kJ/mol2. H2 (g)的燃烧热H=-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 mol3. 设S 的燃烧热为H S(s)+O2 (g) == SO2 (g) 32 g/mol H 4g -37 kJ H=32 g/mol×(-37 kJ)÷4 g =-296 kJ/mol4. 设CH4的燃烧热为H CH4 (g)+O2 (g) == CO2 (g)+2H2O(g) 16 g/mol H 1g -55.6 kJ H=16 g/mol×(-55.6 kJ)÷1 g =-889.6 kJ/mol5. (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 H 2.00 g -99.6 kJ H=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) 3/2H1=3/2×(-241.8 kJ/mol) =-362.7 kJ/mol 将题中(2)式照写: 1/2N2 (g)+O2 (g) == NO2 (g) H2=+33.9 kJ/mol 将题中(3)式反写,得NH3 (g) == 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) -H3=46.0 kJ/mol 再将改写后的3式相加,得: 27. 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 kg8. 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 km9. 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 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 3第二单元第一节化学反应速率1. 略.2. 1:3:2.3. (1)A; (2)C; (3)B.4. D.5. A.第二节影响化学反应速率的因素1. (1)加快.增大了反应物的浓度,使反应速率增大. (2)没有加快.通入N2后,容器内的气体物质的量增加,容器承受的压强增大,但反应物的浓度(或其分压)没有增大,反应速率不能增大. (3)降低.由于加入了N2,要保持容器内气体压强不变,就必须使容器的容积加大,造成H2和I2蒸气的浓度减小,所以,反应速率减小. (4)不变.在一定温度和压强下,气体体积与气体的物质的量成正比,反应物的物质的量增大一倍,容器的容积增大一倍,反应物的浓度没有变化,所以,反应速率不变. (5)加快.提高温度,反应物分子具有的能量增加,活化分子的百分数增大,运动速率加快,单位时间内的有效碰撞次数增加,反应速率增大.2. A.催化剂能够降低反应的活化能,成千上万倍地提高反应速率,使得缓慢发生的反应2CO+2NO== N2+2CO2迅速进行.给导出的汽车尾气再加压,升温的想法不合乎实际.第三节化学平衡1. 正,逆反应速率相等,反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变.2.3. 反应混合物各组分的百分含量,浓度,温度,压强(反应前后气体的物质的量有变化的反应) ,同等程度地改变正,逆反应,不能使.4. (1)该反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不能完全化合生成2 mol NH3,所以,反应放出的热量总是小于92.4 kJ. (2)适当降低温度,增大压强.5. B;6. C;7. C;8. C.9. 设:CO 的消耗浓度为x.第四节化学反应进行的方向1. 铵盐溶解常常是吸热的,但它们都能在水中自发地溶解.把两种或两种以上彼此不4 发生反应的气体依次通入到同一个密闭容器中,它们能自发地混合均匀.2. 在封闭体系中焓减和熵增的反应是容易自发发生的.在判断化学反应的方向时不能只根据焓变ΔH<0或熵增中的一项就得出结论,而是要全面考虑才能得出正确结论. 5第三单元第一节弱电解质的电离1.2. 氨水中存在的粒子:NH3H2O,NH4+,OH氯水中存在的粒子:Cl2,Cl-,H+,ClO3. (1) 错.导电能力的强弱取决于电解质溶液中离子的浓度,因此强,弱电解质溶液导电能力与二者的浓度及强电解质的溶解性有关. (2) 错.酸与碱反应生成盐,所需碱的量只与酸的物质的量有关,盐酸和醋酸都是一元酸, + 物质的量浓度相同的盐酸和醋酸中含有相同物质的量的H . (3) 错.一水合氨是弱碱,在水溶液中是部分电离的,其电离平衡受氨水浓度的影响,浓溶- 液的电离程度低于稀溶液.因此氨水稀释一倍时,其OH 浓度降低不到一半. + (4) 错.醋酸中的氢没有全部电离为H . ※(5) 错.此题涉及水解较复杂,不要求学生考虑水解.4(1) 不变.一定温度下,该比值为常数——平衡常数. - (2) 4.18×10 4 mol/L 5. (1) 略; (2) 木头中的电解质杂质溶于水中,使其具有了导电性.第二节水的电离和溶液的酸碱性1. ③③③③;③③③③.2. NH+4,OH-,NH3H2O,H+.3. C;4A;5D;6D;7A;8A,D. 9. 注:不同品牌的同类物品,其相应的pH 可能不尽相同. 10. 6 11. 图略.(1) 酸性(2) 10, 1×10-4 (3) 9 mL第三节盐类的水解1. D;2. B;3. C;4. D. +5. 乙,如果是弱酸,所生成的盐电离出的A-会部分地与水电离出的H 结合成HA,则c(A - + )≠c(M ) . - + - - 3+6. >,Al +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,因为由HCO3 电离成CO32 比由H2CO3电离成- HCO3 更难,即Na2CO3与NaHCO3是更弱的弱酸盐,所以水解程度会大一些.9. (1) SOCl2 +H2O SO2↑+ 2HCl↑ (2) AlCl3溶液易发生水解,AlCl36 H2O 与SOCl2混合加热,SOCl2与AlCl36 H2O 中的结晶水作用,生成无水AlCl3及SO2和HCl 气体. ,加氨水可中和水解反应生成的HCl,以10. 加水的效果是增加水解反应的反应物c(SbCl3) + 减少生成物c(H ) ,两项操作的作用都是使化学平衡向水解反应的方向移动. ※11. 受热时,MgCl26H2O 水解反应的生成物HCl 逸出反应体系,相当于不断减少可逆反应的生成物,从而可使平衡不断向水解反应方向移动;MgSO47H2O 没有类似可促进水解反应进行的情况.第四节难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡1. 文字描述略.2. C;3. D;4. C. 75. (1) S2 与H 作用生成的H2S 气体会逸出反应体系,使FeS 的沉淀溶解平衡向溶解方向移动. (2) 硫酸钙也难溶于水,因此向碳酸钙中加硫酸是沉淀转化的问题,但硫酸钙的溶解度大于+ 碳酸钙,转化不能实现.醋酸钙溶于水,且醋酸提供的H 与碳酸钙沉淀溶解平衡中的CO32作用,可生成CO2逸出反应体系,使其沉淀溶解平衡向溶解的方向移动. (3) 硫酸溶液中的SO42-对BaSO4的沉淀溶解平衡有促进平衡向生成沉淀的方向移动的作用.6. 略. - + 8第四单元第一节原电池1. 由化学能转变为电能的装置.氧化反应,负极;还原反应,正极.2. 铜,Cu-2e == Cu ;银,Ag +e == Ag.3. a,c,d,b.4. B;5. B,D. 2+ + - 图4-2锌铁原电池装置6. 装置如图4-2所示. 负极:Zn-2e == Zn 2+ 2+ 正极:Fe +2e == Fe第二节化学电源1. A;2. C;3. C.4. 铅蓄电池放电时的电极反应如下: 负极:Pb(s)+SO4 (aq)-2e == PbSO4(s) 正极:PbO2 (s)+4H (aq)+SO4 (aq)+2e == PbSO4 (s)+2H2O(l) 铅蓄电池充电时的电极反应如下: + 22- 9 阴极:PbSO4 (s)+2e == Pb(s)+SO4 (aq) 阳极:PbSO4 (s)+2H2O(l)-2e == PbO2(s)+4H (aq)+SO4 (aq) 总反应方程式: + 2- - 2-第三节电解池1. A;2. D.3. 原电池是把化学能转变为电能的装置,电解池是由电能转化为化学能的装置.例如锌铜原电池,在锌电极上发生氧化反应,称为负极,在铜电极上发生还原反应,称为正极. 负极:Zn-2e == Zn (氧化反应) 正极:Cu +2e == Cu(还原反应) 电子通过外电路由负极流向正极. 电解池:以CuCl2溶液的电解装置为例.与电源正极相连的电极叫做阳极,与电源负极相连的电极叫阴极. 阳极:2Cl -2e == Cl2↑(氧化反应) 阴极:Cu +2e == Cu(还原反应) 电子通过外电路由阳极流向阴极.4. 电镀是把待镀金属制品作阴极,把镀层金属作阳极,电解精炼铜是把纯铜板作阴极,粗铜板作阳极, 通过类似电镀的方法把铜电镀到纯铜板上去, 而粗铜中的杂质留在阳极泥或电解液中,从而达到精炼铜的目的.其电极主要反应如下: 阳极(粗铜) :Cu-2e == Cu (氧化反应) 阴极(纯铜) :Cu +2e == Cu(还原反应) 补充:若粗铜中含有锌,镍,银,金等杂质,则在阳极锌,镍等比铜活泼的金属也会被氧化: 阳极(粗铜) :Zn-2e = Zn 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 10 Ni—2e = Ni - 2+ 由于附着在粗铜片上银,金等金属杂质不如铜活泼,不会在阳极被氧化,所以当铜氧化后,这些微小的杂质颗粒就会掉进电解质溶液中,沉积在阳极附近(即"阳极泥",成为提炼贵重金属的原料) . 在阴极,电解质溶液中Zn 和Ni 的氧化性又不如Cu 强,难以在阴极获得电子被还原, 故Zn 和Ni 被滞留在溶液中.因此,在阴极只有Cu 被还原并沉积在纯铜片上,从而达到了通过精炼提纯铜的目的.5. 电解饱和食盐水的电极反应式为: 阳极:2Cl -2e == Cl2↑(氧化反应) 阴极:2H +2e == H2↑(还原反应) 或阴极:2H2O+2e == H2↑+2OH (还原反应) 总反应:2NaCl+2H2O == 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 在阴极析出1. 42 L H2,同时在阳极也析出1.42 L Cl2.6. 依题意,电解XCl2溶液时发生了如下变化: + 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ M(X)=3.2 g×22.4 L/(1 mol×1.12 L)=64 g/mol 即X 的相对原子质量为64. 又因为2Cl - 2e == Cl2↑ 2 mol n(e ) - 22.4L 1.12L n(e )=2 mol×1.12 L/22.4 L=0.1 mol 即电路中通过的电子有0.1 mol. 11第四节金属的电化学腐蚀与防护1. 负极; Fe-2e- == Fe2+; 正极; 析氢腐蚀: ++2e- == H2↑, 2H 析氧腐蚀: 2O+O2+4e- == 4OH2H2. (1)电化腐蚀,铁和铁中的杂质碳以及残留盐溶液形成了原电池. (2)提示:主要是析氧腐蚀.2Fe-4e- == 2Fe2+;2H2O+O2+4e- == 4OHFe2++2OH- == Fe(OH)2,4Fe(OH) 2+O2+2H2O == 4Fe(OH) 33. C;4. B,D;5. A,C;6. A,D.7. 金属跟接触到的干燥气体(如O2,Cl2,SO2)或非电解质液体直接发生化学反应而引起的腐蚀,叫做化学腐蚀.不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀.金属腐蚀造成的危害甚大,它能使仪表失灵,机器设备报废,桥梁,建筑物坍塌,给社会财产造成巨大损失.8. 当钢铁的表面有一层水膜时,水中溶解有电解质,它跟钢铁中的铁和少量的碳形成了原电池.在这些原电池里,铁是负极,碳是正极.电解质溶液的H+在正极放电,放出H2,因此这样的电化腐蚀叫做析氢腐蚀. 如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性, 溶有一定量的氧气,此时就会发生吸氧腐蚀,其电极反应如下: 负极:2Fe-4e- == 2Fe2+ 正极:2H2O+O2+4e- == 4OH- 总反应:2Fe+2H2O+O2 == 2Fe(OH) 29. 镀锌铁板更耐腐蚀.当镀锌铁板出现划痕时,暴露出来的铁将与锌形成原电池的两个电极,且锌为负极,铁为正极,故铁板上的镀锌层将先被腐蚀,镀锌层腐蚀完后才腐蚀铁板本身.镀锡铁板如有划痕,锡将成为原电池的正极,铁为负极,这样就会加速铁的腐蚀. 可设计如下实验: 取有划痕的镀锌铁片和镀锡铁片各一块, 放在经过酸化的食盐水中浸泡一会儿, 取出静置一段时间,即可见到镀锡铁片表面较快出现锈斑,而镀锌铁片没有锈斑.即说明上述推测是正确的。
化学反应工程第二版习题解答
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第一章习题1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。
2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么?答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。
化学反应工程第六章非均相反应器(上)
6.1.5 固定床反应器的工艺计算
(4)管间采用道生油强制外循环换热。道生油进口温度 503K， 出口温度508K,道生油对管壁给热系数α0可取 2717kJ／(m2·h·K)。 (5)催化剂为球形，直径dP为5mm，床层空隙率ε为0.48。 (6)年工作7200h，反应后分离、精制过程回收率为90％， 第一反应器所产生环氧乙烷占总产量的90%。
6.1.2 固定床反应器的类型
气流不是沿轴向而是沿径向通 过催化剂床层，这种流程可以 解决床层过高、走轴向压力降 过大的问题，该合成塔床层阻 力小、可以采用大气量、小颗 粒催化剂，利于减小内外扩散 的阻力，强化传质，因此特别 适用于大中型生产规模的场合。
图6-7 径向反应塔示意图
6.1.3 固定床反应器内的流体流动
6.1.4.1 固定床中的传质 内扩散控制过程发生的场合是，颗粒大，因而内扩散阻力 大，内扩散速度小；温度高因而化学反应速度快；气速高
因而外扩散速度大。内扩散控制过程浓度分布特征是 CAg≈CAs>> CAc≈CAeq 。
外扩散的控制过程 传质速度（外扩散速度）即为总反 应速度。外扩散控制发生的场合是颗粒小，气速小、温度 高。外扩散控制过程浓度分布的特征是
CO2 52.67+3.26=55.93kmol/h
N2
566.35kmol/h
C2H4O 3.16kmol/h
化学反应工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
化学反应工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.对简单不可逆二级反应，根据要求的处理量、初浓度和转化率，所需的反应器体积最小。
参考答案:平推流2.工业反应过程优化的决策变量包括参考答案:操作方式_工艺条件_结构变量3.均相反应应该满足下述哪2个条件？参考答案:反应体系互溶_预混合过程很快4.对串联反应而言，存在一个最优反应温度使反应产物收率最大。
参考答案:错误5.化学反应工程的研究方法是经验放大方法参考答案:错误6.连续流动釜式反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器进口物料的浓度和温度。
参考答案:错误7.理想间歇反应器中搅拌越激烈，混合越均匀，则反应速率越快。
参考答案:错误8.化学反应的前提是参与反应的所有物料达到分子尺度上的均匀，成为均一的气相或液相。
参考答案:错误9.产生返混的原因是参考答案:不均匀的速度分布_空间上的反向流动10.限制返混的措施包括参考答案:横向分割_纵向分割11.化学反应工程的研究对象是以化学实验室中进行的化学反应过程。
参考答案:错误12.化学反应工程优化的技术指标是参考答案:反应选择率_能耗_反应速率13.活化能E与反应的热效应相关，活化能大的反应其反应热也大。
参考答案:错误14.零级反应的重要特征是反应时间由残余浓度决定，与初始浓度关系不大。
参考答案:错误15.可逆放热反应的最优温度随转化率xA变大而增大。
参考答案:错误16.限制返混的措施是分割，主要是横向分割。
参考答案:正确17.理想管式反应器的径向具有严格均匀的速度分布，也就是在径向不存在浓度变化，所以反应速率随空间位置的变化将只限于轴向。
参考答案:正确18.对自催化反应A+P®P+S而言，必定存在最优反应时间使反应的转化率最大。
参考答案:错误19.小于1级的简单不可逆反应，反应转化率可以在有限时间里达到100%。
参考答案:正确20.空速1000（1/h)表示每小时能够处理的进口物料体积为反应器体积的1000倍。
人教版高中化学选修四《化学反应原理》课本习题参考答案
人教版高中化学选修四——《化学反应原理》课本习题参考答案第一单元第一节化学反应与能量的变化 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. 第二节燃烧热能源 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. 第三节化学反应热的计算1. C(s)+O2 (g) == CO2 (g) H=-393.5 kJ/mol 2.5 mol C 完全燃烧,H=2.5 mol×(-393.5 kJ/mol)=-983.8 kJ/mol 2. H2 (g)的燃烧热H=-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H S(s)+O2 (g) == SO2 (g) 32 g/mol H 4g -37 kJ H=32 g/mol×(-37 kJ)÷4 g =-296 kJ/mol 4. 设CH4的燃烧热为H CH4 (g)+O2 (g) == CO2 (g)+2H2O(g) 16 g/mol H 1g -55.6 kJ H=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 H 2.00 g -99.6 kJ H=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) 3/2H1=3/2×(-241.8 kJ/mol) =-362.7 kJ/mol 将题中(2)式照写: 1/2N2 (g)+O2 (g) == NO2 (g) H2=+33.9 kJ/mol 将题中(3)式反写,得NH3 (g) == 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) -H3=46.0 kJ/mol 再将改写后的3式相加,得: 2 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 m3×1.8×104kJ/m3=9×104 kJ 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 3 第二单元第一节化学反应速率1. 略. 2. 1:3:2. 3. (1)A; (2)C; (3)B. 4. D. 5. A. 第二节影响化学反应速率的因素1. (1)加快.增大了反应物的浓度,使反应速率增大. (2)没有加快.通入N2后,容器内的气体物质的量增加,容器承受的压强增大,但反应物的浓度(或其分压)没有增大,反应速率不能增大. (3)降低.由于加入了N2,要保持容器内气体压强不变,就必须使容器的容积加大,造成H2和I2蒸气的浓度减小,所以,反应速率减小. (4)不变.在一定温度和压强下,气体体积与气体的物质的量成正比,反应物的物质的量增大一倍,容器的容积增大一倍,反应物的浓度没有变化,所以,反应速率不变. (5)加快.提高温度,反应物分子具有的能量增加,活化分子的百分数增大,运动速率加快,单位时间内的有效碰撞次数增加,反应速率增大. 2.A.催化剂能够降低反应的活化能,成千上万倍地提高反应速率,使得缓慢发生的反应2CO+2NO== N2+2CO2迅速进行.给导出的汽车尾气再加压,升温的想法不合乎实际. 第三节化学平衡1. 正,逆反应速率相等,反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变. 2. 3. 反应混合物各组分的百分含量,浓度,温度,压强(反应前后气体的物质的量有变化的反应) ,同等程度地改变正,逆反应,不能使. 4. (1)该反应是可逆反应,1 mol N2和3 mol H2不能完全化合生成2 mol NH3,所以,反应放出的热量总是小于92.4 kJ. (2)适当降低温度,增大压强. 5. B; 6. C;7. C; 8. C. 9. 设:CO 的消耗浓度为x. 第四节化学反应进行的方向1. 铵盐溶解常常是吸热的,但它们都能在水中自发地溶解.把两种或两种以上彼此不 4 发生反应的气体依次通入到同一个密闭容器中,它们能自发地混合均匀. 2. 在封闭体系中焓减和熵增的反应是容易自发发生的.在判断化学反应的方向时不能只根据焓变ΔH<0或熵增中的一项就得出结论,而是要全面考虑才能得出正确结论. 5 第三单元第一节弱电解质的电离1. 2. 氨水中存在的粒子:NH3H2O,NH4+,OH氯水中存在的粒子:Cl2,Cl-,H+,ClO3. (1) 错.导电能力的强弱取决于电解质溶液中离子的浓度,因此强,弱电解质溶液导电能力与二者的浓度及强电解质的溶解性有关. (2) 错.酸与碱反应生成盐,所需碱的量只与酸的物质的量有关,盐酸和醋酸都是一元酸, + 物质的量浓度相同的盐酸和醋酸中含有相同物质的量的H . (3) 错.一水合氨是弱碱,在水溶液中是部分电离的,其电离平衡受氨水浓度的影响,浓溶- 液的电离程度低于稀溶液.因此氨水稀释一倍时,其OH 浓度降低不到一半. + (4) 错.醋酸中的氢没有全部电离为H . ※(5) 错.此题涉及水解较复杂,不要求学生考虑水解. 4(1) 不变.一定温度下,该比值为常数——平衡常数. - (2) 4.18×10 4 mol/L 5. (1) 略; (2) 木头中的电解质杂质溶于水中,使其具有了导电性. 第二节水的电离和溶液的酸碱性 1. ③③③③;③③③③. 2. NH+4,OH-,NH3H2O,H+. 3. C;4A;5D;6D;7A;8A,D. 9. 注:不同品牌的同类物品,其相应的pH 可能不尽相同. 10. 6 11. 图略.(1) 酸性(2) 10, 1×10-4 (3) 9 mL 第三节盐类的水解1. D; 2. B;3. C; 4. D. + 5. 乙,如果是弱酸,所生成的盐电离出的A-会部分地与水电离出的H 结合成HA,则c(A - + )≠c(M ) . - + - - 3+ 6. >,Al +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,因为由HCO3 电离成CO32 比由H2CO3电离成- HCO3 更难,即Na2CO3与NaHCO3是更弱的弱酸盐,所以水解程度会大一些. 9. (1) SOCl2 +H2O SO2↑+ 2HCl↑ (2) AlCl3溶液易发生水解,AlCl36 H2O 与SOCl2混合加热,SOCl2与AlCl36 H2O 中的结晶水作用,生成无水AlCl3及SO2和HCl 气体. ,加氨水可中和水解反应生成的HCl,以10. 加水的效果是增加水解反应的反应物c(SbCl3) + 减少生成物c(H ) ,两项操作的作用都是使化学平衡向水解反应的方向移动. ※11. 受热时,MgCl26H2O 水解反应的生成物HCl 逸出反应体系,相当于不断减少可逆反应的生成物,从而可使平衡不断向水解反应方向移动;MgSO47H2O 没有类似可促进水解反应进行的情况. 第四节难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡1. 文字描述略. 2. C; 3. D; 4. C. 7 5. (1) S2 与H 作用生成的H2S 气体会逸出反应体系,使FeS 的沉淀溶解平衡向溶解方向移动. (2) 硫酸钙也难溶于水,因此向碳酸钙中加硫酸是沉淀转化的问题,但硫酸钙的溶解度大于+ 碳酸钙,转化不能实现.醋酸钙溶于水,且醋酸提供的H 与碳酸钙沉淀溶解平衡中的CO32作用,可生成CO2逸出反应体系,使其沉淀溶解平衡向溶解的方向移动. (3) 硫酸溶液中的SO42-对BaSO4的沉淀溶解平衡有促进平衡向生成沉淀的方向移动的作用. 6. 略. - + 8 第四单元第一节原电池 1. 由化学能转变为电能的装置.氧化反应,负极;还原反应,正极. 2. 铜,Cu-2e == Cu ;银,Ag +e == Ag. 3. a,c,d,b. 4. B; 5. B,D. 2+ + - 图4-2锌铁原电池装置6. 装置如图4-2所示. 负极:Zn-2e == Zn 2+ 2+ 正极:Fe +2e == Fe 第二节化学电源1. A; 2. C; 3. C. 4. 铅蓄电池放电时的电极反应如下: 负极:Pb(s)+SO4 (aq)-2e == PbSO4(s) 正极:PbO2 (s)+4H (aq)+SO4 (aq)+2e == PbSO4 (s)+2H2O(l) 铅蓄电池充电时的电极反应如下: + 22- 9 阴极:PbSO4 (s)+2e == Pb(s)+SO4 (aq) 阳极:PbSO4 (s)+2H2O(l)-2e == PbO2(s)+4H (aq)+SO4 (aq) 总反应方程式: + 2- - 2- 第三节电解池1. A; 2. D. 3. 原电池是把化学能转变为电能的装置,电解池是由电能转化为化学能的装置.例如锌铜原电池,在锌电极上发生氧化反应,称为负极,在铜电极上发生还原反应,称为正极. 负极:Zn-2e == Zn (氧化反应) 正极:Cu +2e == Cu(还原反应) 电子通过外电路由负极流向正极. 电解池:以CuCl2溶液的电解装置为例.与电源正极相连的电极叫做阳极,与电源负极相连的电极叫阴极. 阳极:2Cl -2e == Cl2↑(氧化反应) 阴极:Cu +2e == Cu(还原反应) 电子通过外电路由阳极流向阴极. 4. 电镀是把待镀金属制品作阴极,把镀层金属作阳极,电解精炼铜是把纯铜板作阴极,粗铜板作阳极, 通过类似电镀的方法把铜电镀到纯铜板上去, 而粗铜中的杂质留在阳极泥或电解液中,从而达到精炼铜的目的.其电极主要反应如下: 阳极(粗铜) :Cu-2e == Cu (氧化反应) 阴极(纯铜) :Cu +2e == Cu(还原反应) 补充:若粗铜中含有锌,镍,银,金等杂质,则在阳极锌,镍等比铜活泼的金属也会被氧化: 阳极(粗铜) :Zn-2e = Zn 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 10 Ni—2e = Ni - 2+ 由于附着在粗铜片上银,金等金属杂质不如铜活泼,不会在阳极被氧化,所以当铜氧化后,这些微小的杂质颗粒就会掉进电解质溶液中,沉积在阳极附近(即"阳极泥",成为提炼贵重金属的原料) . 在阴极,电解质溶液中Zn 和Ni 的氧化性又不如Cu 强,难以在阴极获得电子被还原, 故Zn 和Ni 被滞留在溶液中.因此,在阴极只有Cu 被还原并沉积在纯铜片上,从而达到了通过精炼提纯铜的目的. 5. 电解饱和食盐水的电极反应式为: 阳极:2Cl -2e == Cl2↑(氧化反应) 阴极:2H +2e == H2↑(还原反应) 或阴极:2H2O+2e == H2↑+2OH (还原反应) 总反应:2NaCl+2H2O == 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 在阴极析出 1. 42 L H2,同时在阳极也析出1.42 L Cl2. 6. 依题意,电解XCl2溶液时发生了如下变化: + 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ M(X)=3.2 g×22.4 L/(1 mol×1.12 L)=64 g/mol 即X 的相对原子质量为64. 又因为2Cl - 2e == Cl2↑ 2 mol n(e ) - 22.4L 1.12L n(e )=2 mol×1.12 L/22.4 L=0.1 mol 即电路中通过的电子有0.1 mol.11 第四节金属的电化学腐蚀与防护1. 负极; Fe-2e- == Fe2+; 正极; 析氢腐蚀: ++2e- == H2↑, 2H 析氧腐蚀: 2O+O2+4e- == 4OH2H 2. (1)电化腐蚀,铁和铁中的杂质碳以及残留盐溶液形成了原电池. (2)提示:主要是析氧腐蚀.2Fe-4e- == 2Fe2+;2H2O+O2+4e- == 4OHFe2++2OH- == Fe(OH)2,4Fe(OH) 2+O2+2H2O == 4Fe(OH) 3 3. C; 4. B,D; 5. A,C; 6. A,D. 7. 金属跟接触到的干燥气体(如O2,Cl2,SO2)或非电解质液体直接发生化学反应而引起的腐蚀,叫做化学腐蚀.不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀.金属腐蚀造成的危害甚大,它能使仪表失灵,机器设备报废,桥梁,建筑物坍塌,给社会财产造成巨大损失. 8. 当钢铁的表面有一层水膜时,水中溶解有电解质,它跟钢铁中的铁和少量的碳形成了原电池.在这些原电池里,铁是负极,碳是正极.电解质溶液的H+在正极放电,放出H2,因此这样的电化腐蚀叫做析氢腐蚀. 如果钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性, 溶有一定量的氧气,此时就会发生吸氧腐蚀,其电极反应如下: 负极:2Fe-4e- == 2Fe2+ 正极:2H2O+O2+4e- == 4OH- 总反应:2Fe+2H2O+O2 == 2Fe(OH) 2 9. 镀锌铁板更耐腐蚀.当镀锌铁板出现划痕时,暴露出来的铁将与锌形成原电池的两个电极,且锌为负极,铁为正极,故铁板上的镀锌层将先被腐蚀,镀锌层腐蚀完后才腐蚀铁板本身.镀锡铁板如有划痕,锡将成为原电池的正极,铁为负极,这样就会加速铁的腐蚀. 可设计如下实验: 取有划痕的镀锌铁片和镀锡铁片各一块, 放在经过酸化的食盐水中浸泡一会儿, 取出静置一段时间,即可见到镀锡铁片表面较快出现锈斑,而镀锌铁片没有锈斑.即说明上述推测是正确的.。
第六章 化学反应动力学习题解答
第六章 化学反应动力学思考题解答一、是非题（判断下列说法是否正确，并说明理由）1. 错2. 对3. 错4. 错5. 错6. 错7. 对8. 对9.错 10. 对 二、选择题1. B2. A.3. B.4. D. 5 .C 6.D. 7. A. 8. B 9. B. 10. C.习题解答1.请根据质量作用定律，写出下列各基元反应或复合反应中Ad d c t与各物质浓度的关系。
（1）2A + B 2P k−−→ （2）A + 2B P + 2S k−−→ （3）22A + M A M k−−→+ （4）2A B（5）2A 2B+D B+A 2D（6）解：（1）2A A B d 2d c kc c t -= （2）2A A B d d c kc c t -=（3）2A A M d 2d c kc c t -= （4）2A 2B 1A d 2+2d c k c k c t -=- （5）222A 1B D 1A 2A B 2D d 2+2+d c k c c k c k c c k c t ---=--（6）A 1A 2A 3C d d ck c k c k c t-=+-2.某人工放射性元素放出α粒子，半衰期为15min 。
试问多长时间后该试样能分解掉80%。
解：由题意得该反应为一级反应，符合一级反应的条件，则112ln 2t k =得 1k = ln 215=0.0462mol -1 由积分定义式 1lnak t a x=- 令0.8x y a ==得 11ln 1k t y=- 则 t=34.84mink 1 k-1 k 1 k- k k3.反应25222N O (g)4NO (g)O (g)−−→+，在318K 下测得N 2O 5的浓度如下： t /min 0 20 40 60 80 100 120 140 160 c /mol·m -317.69.735.462.951.670.940.500.280.16求该反应的级数和速率常数及半衰期。
化工原理课后答案
化工原理课后答案
1. 甲烷的氧化反应方程式为：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O。
2. 水的沸腾是因为液态水的分子具有一定的热运动能量，在特定的温度和压力下，水中的分子能克服水的表面张力，从而从液相转变为气相。
3. 化学反应速率可以通过测量反应物浓度的变化来确定。
一般情况下，反应速率与反应物浓度之间存在正比关系，即反应速率随着反应物浓度的增加而增加。
4. 标准气体体积的计量单位是摩尔，即每个摩尔的气体占据的体积为标准状况下的体积。
5. 配比是指化学反应中不同反应物之间的摩尔比例关系。
化学方程式中的系数即为反应物的配比关系。
6. 溶液的浓度可以通过溶质的质量或体积与溶液总质量或总体积的比例来计算得到。
常见的浓度单位包括摩尔浓度、质量浓度和体积浓度等。
7. 反应的热力学变化可以通过反应物和产物之间的化学键的形成和断裂来解释。
在化学反应中，反应物中的化学键断裂需要吸收能量，而产物中的化学键形成释放能量。
8. 氧化还原反应是指化学反应中电子的转移。
氧化剂接收电子，被还原；还原剂失去电子，被氧化。
9. 反应热是指在恒定压力下，化学反应发生时放出或吸收的能量。
反应热可通过测量反应物和产物的焓变来确定。
10. 反应平衡是指在特定的温度和压力下，反应物和产物之间的浓度或压力保持不变。
在平衡态下，反应物和产物之间的反应速率相等，且不再出现净反应。
《化学反应工程》教材课后习题答案 李绍芬 天津大学
其中 xi=yiMi/∑yiMi。进料的平均摩尔质量 Mm=∑yiMi=10.42kg/kmol。 经冷凝分离后的气体组成（亦即放空气体的组成）如下：
组分 摩尔质量 摩尔分率 yi CO H2 CO2 CH4 N2 总计 其中冷凝分离后气体平均分子量为 M’m=∑yiMi=9.554 又设放空气体流量为 Akmol/h， 粗甲醇的流量为 Bkg/h。 对整个系统的 N2 作衡算得： 5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 对整个系统就所有物料作衡算得： 100×10.42=B+9.554A 联立（A） 、 （B）两个方程，解之得 A=26.91kmol/h 反应后产物中 CO 摩尔流量为 FCO=0.1549A+9.38B/(28×1000) 将求得的 A、B 值代入得 FCO=4.431 kmol/h 故 CO 的全程转化率为 B=785.2kg/h (B) (A) 28 2 44 16 28 15.49 69.78 0.82 3.62 10.29 100
dX A dX A C A0 dVR d (VR / Q0 )
用 XA～VR/Q0 作图，过 VR/Q0=0.20min 的点作切线，即得该条件下的 dXA/d(VR/Q0)值 α。 VR/Q0min 0.12 0.148 0.20 0.26 0.34 0.45 XA% 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
FCO,0 FCO 26.82 4.435 16.18% FCO,0 138.4
产物粗甲醇所溶解的 CO2、CO、H2、CH4 和 N2 总量 D 为
D
(9.82 9.38 1.76 2.14 5.38)B 0.02848Bkmol / h 1000
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6-1 解：10010min 10
t == ()/1t t F t e -=-
所以，停留时间为0～1min 的分率为
()1/1011F e -=-
停留时间为2～10min 的分率为
()()10/102/10102F F e e ---=-+
停留时间大于30min 的分率为
()30/10130F e --=
6-2
解：将数据绘成f(t) ～t 图
从曲线形状可知，该反应系统接近于PFR 和CSTR 的组合模型，当t ＜1min 时，反应器出口响应为0，说明此为平推流，设V p 为PFR 总分的体积，则
0 1.0p
V v =
01.0 1.05050p V v L ==⨯=
当t ＞1min 时，曲线形状呈指数衰减，如将t=1min 以后的数据按ln f(t) ～t 作图，可得一直线，直线的斜率为1，即为全混流总分的平均停留时间，所以全混流部分容积V m 为 V m =1.0×50=50L
所以该反应器系统模型为PFR 与CSTR 串联，容积V p 、V m 各为50L ，相应停留时间均为1min 。
6-3
解：CSTR
中均相二级反应00c c =
=21210560
-=⨯⨯⨯=0.435 即转化率为0.565
CSTR 中固相二级反应：0100011i c k c e e c c k c k τττ
⎛⎫=∙ ⎪⎝⎭
6-4 解：()()000c t c f t dt c c ∞=⎰ 根据动力学方程可知，()
2
1/200022c t c kt c c ⎛⎫-= ⎪⎝⎭
，f(t)=0.5 代入已知条件，()
21/200022c t c kt c c ⎛⎫-= ⎪⎝⎭
= ()21t - ()()000
c t c f t dt c c ∞=⎰=()2201t dt -⎰=0.667 所以转化率为A x =1-0.667=0.333
6-5
解：（1）由图知，反应器为通过一PFR 反应器和一全混釜反应器，0.4P ks τ=，求()
dF t dt ，
再取对数，用ln f(t) ～t 作图，可得一直线，斜率为1.25，所以0.8m ks τ=，平均停留时间为1.2ks 。
（2）()()000
c t c f t dt c c ∞=⎰，把一级反应的浓度关系代入可得： ()()11.250.40.400
1.2510.8t c t c f t dt e dt c c t ∞∞-==+⎰⎰。