工程化学基础参考答案

工程化学基础参考答案一、选择题

1.下列物质中，属于强电解质的是（）A.醋酸B.氨水C.硫酸钡D.水

答案：C

解析：强电解质是在水溶液中或熔融状态下能完全电离的电解质。硫酸钡虽然难溶于水，但溶解的部分能完全电离，所以是强电解质；醋酸、氨水是弱电解质，水是极弱的电解质。

2.下列关于化学反应速率的说法中，正确的是（）A.化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示B.化学反应速率为0.8mol/(L·s)是指1s时某物质的浓度为0.8mol/LC.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显D.增大反应物的量，化学反应速率一定增大

答案：A

解析：化学反应速率的定义就是单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加，A正确；化学反应速率为0.8mol/(L·s)是指单位时间内浓度的变化量，不是某一时刻的浓度，B错误；有些反应速率快但现象不明显，如酸碱中和反应，C错误；若反应物为固体或纯液体，增大其用量，反应速率不变，D错误。

3.已知反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)+2D(g)，在不同情况下测得反应速率，其中反应速率最快的是（）A.v(A)=0.15mol/(L·min)B.v(B)=0.6mol/(L·min)C.v(C)=0.4mol/(L·min)D.v(D)=0.45mol/(L·min)

答案：D

解析：将各物质的反应速率转化为同一物质（如A）的反应速率来比较。根据反应速率之比等于化学计量数之比，B选项中v(A)=v(B)/3=0.2mol/(L·min)；C选项中v(A)=v(C)/2=0.2mol/(L·min)；D选项中v(A)=v(D)/2=0.225mol/(L·min)，所以D选项反应速率最快。

4.下列关于化学平衡的说法中，正确的是（）A.当一个可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率都为零B.化学平衡是一种动态平衡C.对于一个可逆反应，当升高温度时，化学平衡一定向正反应方向移动D.化学平衡时，各物质的浓度一定相等

答案：B

解析：化学平衡是动态平衡，正、逆反应速率相等但不为零，A错误，B正确；升高温度，平衡向吸热反应方向移动，C错误；平衡时各物质浓度保持不变，但不一定相等，D错误。

5.反应2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)达到平衡后，再向反应容器中充入含氧的同位素¹⁸O的氧气，经过一段时间后，¹⁸O原子存在于（）A.O₂B.SO₂C.SO₃D.O₂、SO₂和SO₃

答案：D

解析：该反应是可逆反应，充入含氧的同位素¹⁸O的氧气后，¹⁸O₂会与SO₂反应生成含¹⁸O的SO₃，同时含¹⁸O的SO₃也会分解生成含¹⁸O的O₂和SO₂，所以¹⁸O原子存在于O₂、SO₂和SO₃中。

6.对于反应2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)，在一定条件下达到平衡，在温度不变时，欲使c(NO₂)/c(N₂O₄)的比值增大，应采取的措施是（）A.体积不变，增加NO₂的物质的量B.体积不变，增加N₂O₄的物质的量C.使体积增大到原来的2倍D.充入N₂，保持压强不变

答案：C、D

解析：A选项增加NO₂的物质的量，相当于增大压强，平衡正向移动，c(NO₂)/c(N₂O₄)比值减小；B选项增加N₂O₄的物质的量，平衡逆向移动，但新平衡时c(NO₂)/c(N₂O₄)比值仍比原平衡小；C选项体积增大到原来的2倍，压强减小，平衡逆向移动，c(NO₂)/c(N₂O₄)比值增大；D选项充入N₂保持压强不变，体积增大，平衡逆向移动，c(NO₂)/c(N₂O₄)比值增大。

7.下列关于化学反应热的说法中，正确的是（）A.化学反应过程中都伴随着能量变化，能量变化都表现为热量变化B.需要加热才能发生的反应一定是吸热反应C.放热反应在常温下一定很容易发生D.化学反应的热效应数值与参加反应的物质的多少有关

答案：D

解析：化学反应过程中的能量变化不一定都表现为热量变化，还可能有光能、电能等，A错误；需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如铝热反应，B错误；放热反应在常温下不一定容易发生，如碳的燃烧，C错误；化学反应的热效应数值与参加反应的物质的量成正比，与参加反应的物质的多少有关，D正确。

8.已知H₂(g)+Cl₂(g)=2HCl(g)ΔH=184.6kJ/mol，则反应HCl(g)=1/2H₂(g)+1/2Cl₂(g)的ΔH为（）A.+184.6kJ/molB.92.3kJ/molC.+92.3kJ/molD.369.2kJ/mol

答案：C

解析：正反应与逆反应的反应热数值相等，符号相反。已知H₂(g)+Cl₂(g)=2HCl(g)ΔH=184.6kJ/mol，则HCl(g)=1/2H₂(g)+1/2Cl₂(g)的ΔH=+92.3kJ/mol。

9.下列关于原电池的说法中，正确的是（）A.原电池是将电能转化为化学能的装置B.在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D.原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动

答案：B

解析：原电池是将化学能转化为电能的装置，A错误；原电池中电子流出的一极是负极，发生氧化反应，B正确；原电池的两极可以是金属与能导电的非金属等，不一定是两种金属，C错误；原电池工作时，溶液中的阳离子向正极移动，D错误。

10.某原电池的总反应方程式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，不能实现该反应的原电池是（）A.正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl₃溶液B.正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO₃)₃溶液C.正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe₂(SO₄)₃溶液D.正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO₄溶液

答案：C、D

解析：根据总反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，可知Fe作负极，比Fe不活泼的金属或能导电的非金属作正极，电解质溶液为含Fe³⁺的溶液。C选项中负极为Zn，不符合；D选项中电解质溶液为CuSO₄溶液，不符合。

二、填空题

1.写出下列物质在水溶液中的电离方程式：（1）H₂SO₄：____________________（2）Ba(OH)₂：____________________（3）Na₂CO₃：____________________（4）NH₄Cl：____________________

答案：（1）H₂SO₄=2H⁺+SO₄²⁻（2）Ba(OH)₂=Ba²⁺+2OH⁻（3）Na₂CO₃=2Na⁺+CO₃²⁻（4）NH₄Cl=NH₄⁺+Cl⁻

2.已知反应2NO(g)+2CO(g)⇌N₂(g)+2CO₂(g)在298K时，ΔH=746.8kJ/mol，ΔS=197.5J/(mol·K)，则该反应在298K时能否自发进行？______（填"能"或"不能"）。当温度高于______K时，该反应不能自发进行。

答案：能；3781

解析：根据ΔG=ΔHTΔS，298K时，ΔG=746.8kJ/mol298K×(0.1975kJ/(mol·K))＜0，所以能自发进行。当ΔG≥0时反应不能自发进行，即746.8kJ/molT×(0.1975kJ/(mol·K))≥0，解得T≥3781K。

3.在一定温度下，将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生反应3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(g)，2min末反应达到平衡状态，生成了0.8molD，则用B表示的反应速率为______，A的转化率为______。

答案：0.1mol/(L·min)；60%

解析：根据反应速率之比等于化学计量数之比，v(D)=0.8mol÷2L÷2min=0.2mol/(L·min)，则v(B)=v(D)/2=0.1mol/(L·min)。消耗的A的物质的量为0.8mol÷2×3=1.2mol，A的转化率为1.2mol÷2mol×100%=60%。

4.已知锌与稀硫酸反应为放热反应，某学生为了探究其反应过程中的速率变化，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下：

|时间/min|1|2|3|4|5||::|::|::|::|::|::||氢气体积/mL|30|120|280|350|370|

（1）反应速率最大的时间段（即0～1min、1～2min、2～3min、3～4min、4～5min）为______，原因是______。（2）反应速率最小的时间段为______，原因是______。

答案：（1）2～3min；该反应是放热反应，2～3min时溶液温度较高，且此时反应物浓度较大，所以反应速率最大。（2）4～5min；随着反应进行，反应物浓度逐渐减小，所以反应速率最小。

5.钢铁在潮湿的空气中容易发生电化学腐蚀，写出钢铁发生吸氧腐蚀的电极反应式：负极：____________________正极：____________________

答案：负极：Fe2e⁻=Fe²⁺正极：O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻

三、简答题

1.简述影响化学反应速率的因素有哪些，并举例说明。

答案：影响化学反应速率的因素主要有以下几个方面：（1）浓度：增大反应物浓度，反应速率加快。例如，碳在氧气中燃烧，氧气浓度越大，燃烧越剧烈。（2）温度：升高温度，反应速率加快。如加热会使食物变质更快。（3）压强：对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快。例如，合成氨反应，增大压强有利于提高反应速率。（4）催化剂：催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率。如工业上合成氨使用铁触媒作催化剂。（5）反应物的表面积：增大反应物的表面积，反应速率加快。如粉末状的碳酸钙与盐酸反应比块状碳酸钙反应快。

2.简述化学平衡移动的原理，并说明影响化学平衡移动的因素有哪些。

答案：化学平衡移动原理（勒夏特列原理）：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

影响化学平衡移动的因素有：（1）浓度：增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。（2）压强：对于有气体参加的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。若反应前后气体体积不变，则压强改变平衡不移动。（3）温度：升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。

3.简述原电池的工作原理，并说明原电池的构成条件。

答案：原电池的工作原理：原电池是将化学能转化为电能的装置。在原电池中，负极发生氧化反应，失去电子，电子通过导线流向正极；正极发生还原反应，溶液中的阳离子在正极得到电子。这样，电子定向移动形成电流，从而实现了化学能向电能的转化。

原电池的构成条件：（1）有两个活泼性不同的电极（可以是金属与金属、金属与能导电的非金属等）。（2）电解质溶液。（3）形成闭合回路。（4）能自发进行的氧化还原反应。

四、计算题

1.在一定温度下，将1molN₂和3molH₂充入一密闭容器中，发生反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)，达到平衡时，测得NH₃的物质的量为0.6mol。求：（1）平衡时N₂、H₂的物质的量分别是多少？（2）该温度下反应的平衡常数K是多少？

答案：（1）设平衡时消耗N₂的物质的量为xmol。N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)起始量（mol）130变化量（mol）x3x2x平衡量（mol）1x33x2x

已知2x=0.6mol，解得x=0.3mol。所以平衡时N₂的物质的量为10.3=0.7mol，H₂的物质的量为33×0.3=2.1mol。

（2）平衡时各物质的浓度：c(N₂)=0.7mol÷V，c(H₂)=2.1mol÷V，c(NH₃)=0.6mol÷V（V为容器体积）。平衡常数K=c²(NH₃)/[c(N₂)×c³(H₂)]=(0.6mol÷V)²÷[(0.7mol÷V)×(2.1mol÷V)³]。由于容器体积V在计算过程中可约去，所以K=0.6²÷(0.7×2.1³)≈0.04。

2.已知反应2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)在1000K时的平衡常数K=3.5。在该温度下，向一密闭容器中通入2.0molSO₂、1.0molO₂和2.0molSO₃，求反应达到平衡时SO