化学必修 第二册第2节 化学反应与能量转化练习题

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1.镁是一种质轻有延展性的银白色金属。金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。某兴趣小组同学在实验室中点燃镁条,观察现象。然后将燃着的镁条伸入盛有干燥CO2的集气瓶中(底部有少量细沙),观察到镁条继续燃烧,产生大量的白烟,同时有黑色固体附着在集气瓶壁上。





(1)判断MgO和CO2的化合物类型,并写出氧化镁的电子式。


提示:MgO是由活泼金属元素和活泼非金属元素组成的,其中含有离子键,属于离子化合物,CO2为共价化合物,MgO的电子式为


(2)用电子式表示MgO的形成过程。


提示:


(3)镁条在CO2 中燃烧时,能量的转化形式有哪些?


提示:化学能转化为热能和光能。


(4)将镁条投入盛有蒸馏水的试管中,一段时间后观察到镁条表面有少量的气泡生成,这是因为镁能与水缓慢反应。为了加快气泡的生成,可以采取哪些措施?


提示:可以将镁条改为镁粉,增大反应物的接触面积,从而加快反应速率;可以加热试管,使体系的温度升高,加快反应速率。


(5)在上述(4)的实验中某同学不小心将一段铁丝误认为是镁条和其余的镁条仪器放入了盛有水的试管中,一会观察到有大量的气泡生成。这是为什么?


提示:形成了原电池,加快了反应速率。Mg-Fe与水形成了原电池,从而加快了反应的速率。


2.氢气作为能源,越来越受到人们的关注。氢气本身无毒,完全燃烧放出的热量约为同质量甲烷的两倍多(液氢完全燃烧约为同质量汽油的3倍),且燃烧后的产物为水(2H2+O22H2O),不污染空气。所以,它被认为是理想的清洁、高能燃料。目前,作为高能燃料,液氢已应用于航天等领域;作为化学电源,氢氧燃料电池已经被应用,如用作汽车的驱动能源等。





(1)根据下表中的相关数值计算2 g氢气完全燃烧生成气态水时放出的热量。


提示:2 g H2的物质的量为1 ml,根据其燃烧的化学方程式为2H2+O22H2O,因此燃烧1 ml H2时,断裂1 ml H—H键、0.5 ml OO键,共吸收的能量为436 kJ


+0.5×496 kJ=684 kJ,形成2 ml H—O键,释放的能量为2×463 kJ=926 kJ,因此反应放出的热量为926 kJ-684 kJ=242 kJ。


(2)H和O除能形成水外,还可以形成H2O2,写出H2O2和H2O的电子式,并判断化合物的类型。


提示:H2O2和H2O均为共价化合物,其电子式分别为


(3)在氢氧燃料电池中通入氢气的一极为电池的正极还是负极?


提示:负极。因为H2在反应中为还原剂,失去电子发生氧化反应,因此为电池的负极。


(4)氢氧燃料电池的电极材料通常采用多孔的铂电极或在石墨电极表面镀铂粉,这是为什么?


提示:多孔铂电极或铂粉都会增大接触面积,增大氢气和氧气的吸附量,从而加快反应速率。


(5)H2的燃烧过程,氢氧燃料电池的放电过程,能量的变化有什么不同?


提示:H2的燃烧过程主要是化学能转化为热能和光能,而在燃料电池中主要是化学能转化为电能。





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H—H
H—O(g)
1 ml化学键断裂时需


要吸收的能量/kJ
496
436
463