无机化学思考题和课后习题答案章Word格式.docx
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(5)最稳定的单质的生成焓值等于零。
(6)最稳定的纯态单质的标准生成焓等于零。
(7)由于CaCO3分解是吸热的,所以它的标准摩尔生成焓为负值。
(8)由于反应焓变的单位为kJ·
mol-1,所以热化学方程式的系数不影响反应的焓变值。
9.判断下列各组内的反应在标准态下的恒压反应热是否相同,请说明理由。
(1)N2(g)+3H2(g)─→2NH3(g)
1/2N2(g)+3/2H2(g)─→NH3(g) 不同,因为两个反应的反应计量数不同.
(2)H2(g)+Br2(g)─→2HBr(g)
H2(g)+Br2(l)─→2HBr(g)不同,因为两个反应的反应物Br2的状态不同.
10.已知:
A+B─→M+N;
()1=35kJ·
mol-1
2M+2N─→2D;
()2=-80kJ·
则A+B─→D的()3是()
(1)-10kJ·
mol-1 (3)-5kJ·
mol-1√
(2)-45kJ·
mol-1 (4)25kJ·
11.下列纯态单质中,哪些单质的标准摩尔生成焓不等于零:
(1)金刚石√ (3)O3(臭氧)√ (5)Br(l)
(2)Fe(s) (4)Hg(g)√ (6)石墨
12.在一标准态下CO2(g)的为下列那个反应的值?
(1)C(金刚石)+O2(g)─→CO2(g)
(2)CO(g)+1/2O2(g)─→CO2(g)
(3)C(石墨)+O2(g)─→CO2(g)√
13.反应:
H2(g)+S(g)─→H2S(g)的值是否等于H2S(g)的?
不等,因为S(g)不是稳定单质.
14.已知298.15K,100KPa下,反应:
N2(g)+2O2(g)─→2NO2(g) =66.36kJ·
mol-1,则NO2(g)的标准摩尔生成焓为:
(1)-66.336kJ·
mol-1 (3)-33.18kJ·
(2)33.18kJ·
mol-1√ (4)66.36kJ·
mol-1
习题
本章作业(P24~25):
3./5./8./10./13./15./18.
1.制备硝酸(HNO3)的反应如下:
4NH3+5O24NO+6H2O
2NO+O2─→2NO2
3NO2+H2O─→2HNO3+NO
试计算每消耗1.00吨氨气可制取多少吨硝酸?
(提示:
n(NH3):
n(HNO3)=1:
2/3.答案:
2.47吨硝酸)
2.在容器为10.0L的真空钢瓶内充入氯气,当温度为298.15K时,测得瓶内气体压强为1.0×
107Pa,试计算钢瓶内氯气质量。
提示:
#3.一氧气瓶的容积是32L,其中氧气的压强为13.2kPa。
规定瓶内氧气压强降至1.01×
103kPa时就要充氧气以防混入别的气体。
今有实验设备每天需用101.325kPa氧气400L,问一瓶氧气能用几天?
解:
允许使用的氧气物质的量为:
每天需用氧气的物质的量为:
以瓶氧气可用的天数为:
4.一个容积为21.2L的氧气缸安装有在24.3×
105Pa下能自动打开的安全阀,冬季时曾灌入624克氧气。
夏季某天阀门突然自动打开了,试问该天气温达多少摄氏度?
#5.冬季草原上的空气主要含氮气(N2)、氧气(O2)和氩气(Ar)。
在9.7×
104Pa及-22℃下手记得一份空气试样,竟测定其中氮气、氧气和氩气的体积分数依次为0.78、0.21、0.01。
求收集试样时各气体得分压。
根据道尔顿分压定律:
6.30℃下,在一个容积为10.0L的容器中,O2,N2和CO2混和气体的总压力为93.3kPa,其中P(O2)为26.7kPa,CO2的含量为5.00g。
试求:
(1)容器中CO2的分压;
(答案:
2.87×
104Pa)
(2)容器中N2的分压;
3.79×
(3)O2的物质的质量分数;
0.286)
7.用锌与盐酸反应制备氢气:
Zn(s)+2H+─→Zn2++H2(g)↑
若用排水集气法在98.6kPa、25℃下(已知水的蒸气压为3.1kPa)收集到2.50×
10-3m3的气体。
求:
(1)25℃时该气体中H2的分压;
95.43kPa)
(2)收集到的氢气的质量。
0.194g)
#8.设有10molN2(g)和20molH2(g)在合成氨装置中混合,反应后有5molNH3(g)生成,试分别按下列反应方程式中各物质的化学计数量(νB)和物质的量的变化(ΔnB)计算反应进度并作出结论。
(1)1/2N2(g)+3/2H2(g)─→NH3(g)(答案:
ξ=5.0mol)
(2)N2(g)+3H2(g)─→2NH3(g)(答案:
ξ=2.5mol)
。
结论:
反应进度的值与选用反应式中的哪个物质的量变化来进行计算无关,但与反应式的写法有关。
9.某气缸中有气体1.20L,从环境吸收了800J热量后,在恒压(97.3kPa)下体积膨胀到1.50L,试计算系统热力学能变化(ΔU)(提示:
ΔU=Qp-pΔV=0.771kJ)
#10.2.00mol理想气体在350K和152kPa条件下,经恒压冷却至体积为35.0L,此过程放出了1260J热。
试计算
(1)起始体积 (3)体系做功
(2)终态温度 (4)热力学能变化(5)焓变
(问题主要出现在正负号上)
11.用热化学方程式表示下列内容:
在25℃及标准态下,每氧化1molNH3(g)和H2O(g)并将放热226.2kJ。
)
12.在一敞口试管内加热氯酸钾晶体时发生下列反应:
2KClO3(s)─→2KCl(s)+3O2(g),并放出热89.5kJ(298.15K)。
求:
298.15K下该反应的ΔrHm和ΔU。
#13.在高炉炼铁,主要反应有:
C(s)+O2(g)─→CO2(g)
1/2CO2(g)+1/2C(s)─→CO(g)
CO(g)+1/3Fe2O3(s)─→2/3Fe(s)+CO2(g)
(1)分别计算298.15K时各反应的和各反应值之和;
(2)将上列反应方程式和并成一个总反应方程式,应用各物质的(298.15K)值计算总反应的并与
(1)计算结果比较做出结论。
(1)各反应的值之和为:
(2)=-315.5kJ·
mol-1,计算结果基本相等。
可以得出结论:
反应的热效应只与反应的始、终态有关,而与反应的途径无关。
多数同学出现了问题)
14.已知298.15K时反应:
3H2(g)+N2(g)─→2NH3(g);
()1=-92.22kJ·
2H2(g)+O2(g)─→2H2O(g);
()2=-483.636kJ·
mol-1
试计算下列反应的()3:
4NH3(g)+3O2(g)─→2N2(g)+6H2O(g)
反应(3)=反应
(2)×
3-反应
(1)×
2=-1266.47kJ·
mol-1)
#15.铝热法反应如下:
8Al+3Fe3O4─→4Al2O3+9Fe
(1)利用数据计算恒压反应热;
(2)在此反应中若用去267.0g铝,问能放出多少热量?
)
16.利用数据,试计算下列反应的恒压反应热:
(1)Fe3O4+4H2(g)─→3Fe(s)+4H2O(g)(答案:
151.1kJ·
(2)4NH3(g)+5O2(g)─→4NO(g)+6H2O(g)(答案:
-905.47kJ·
(3)3NO2(g)+H2O(l)─→3HNO3(l)+NO(g)(答案:
-71.7kJ·
17.已知Ag2O(s)+2HCl(g)─→2AgCl(s)+H2O(l)
=-324.9kJ·
mol-1及(Ag2O,s)=-30.57kJ·
mol-1,
试求:
AgCl的标准摩尔生成焓。
(答案:
-127.3kJ·
#18.某天然气中CH4占85.0%,C2H6占10.0%,其余为不可燃部分。
若已知
C2H6(g)+7/2O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) =-30.57kJ·
试计算完全燃烧1.00m3这种天然气的恒压反应热。
(主要是摩尔体积的计算问题)
第二章 思考题
1.下列说法是否正确?
(1)质量定律适用于任何化学反应。
(2)反应速率常数取决于反应温度,与反应的浓度无关。
(3)反应活化能越大,反应速率也越大。
(4)要加热才能进行的反应一定是吸热反应。
2.以下说法是否恰当,为什么?
(1)放热反应均是自发反应。
不一定
(2)ΔrSm为负值的反应均不能自发进行。
(3)冰在室温下自动溶化成水,是熵起了主要作用的结果。
是
3.由锡石(SnO2)生产金属锡,要求温度尽可能低。
可以单独加热矿石(产生O2),或将锡石与碳一起加热(产生CO2),或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气)。
根据热力学原理,应选用何种方法?
(氢气一起加热)
4.已知下列反应的平衡常数:
H2(g)+S(s)H2S(g);
S(s)+O2(g)SO2(g);
则反应:
H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数是下列中的哪一个。
(1)-
(2) ·
(3)/ (4) /√
5.区别下列概念:
(1)与
(2)与
(3)J与Jc、Jp (4)Kθ与Kc、Kp
6.评论下列陈述是否正确?
(1)因为(T)=-RTlnKθ,所以温度升高,平衡常数减小。
(2)(T)=Σνi(298.15)(生成物)+Σνi(298.15)(反应物)×
(3)CaCO3在常温下不分解,是因为其分解反应是吸热反应;
在高温(T>
1173K)下分解,是因为此时分解放热。
7.向5L密闭容器中加入3molHCl(g)和2molO2(g),反应:
4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)的=-114.408kJ·
mol-1,在723K达到平衡,其平衡常数为Kθ。
(1)从这些数据能计算出平衡常数吗?
若不能,还需要什么数据?
不能(须知道转化率或平衡分压或反应的熵)
(2)标准态下,试比较723K和823K时Kθ的大小。
(Kθ(723K)>
Kθ(823K))
(3)若下列两反应的平衡常数分别为和
2H2O(g)2H2(g)+O2(g)
2HCl(g)H2(g)+2Cl2(g)
那么,Kθ与和之间有什么关系(以式子表示)?
()2/
8.对于可逆反应:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);
>
0
下列说法你认为对否?
为什么?
(1)达平衡时各反应物和生成物的分压一定相等。
(2)改变生成物的分压,使J<
Kθ,平衡将向右移动。
(3)升高温度使υ正增大;
υ逆减小,故平衡向右移动;
(4)由于反应前后分子数目相等,所以增加压力对平衡无影响。
(5)加入催化剂使υ正增加,故平衡向右移动。
9.可逆反应:
达平衡时,A(g)+B(g)2C(g)((298.15K)<
0)如果改变下述各项条件,试将其它各项发生的变化填入表中。
操作条件
υ正
υ逆
k正
k逆
平衡常数
平衡移动方向
增加A(g)分压
↑
─
正
压缩体积
逆
降低温度
↓
使用正催化剂
不变
10.根据平衡移动原理,讨论下列反应:
2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g);
(298.15K)>
0
将Cl2,H2O,HCl,O2四种气体混合后,反应达平衡时,若进行下列各项操作,对平衡数值各有何影响(操作项目中没有注明的是指温度不变、体积不变)?
操作项目 平衡数值
(1)加O2 H2O的物质的量↑
(2)加O2 HCl的物质的量↓
(3)加O2 O2的物质的量↑
(4)增大容器的体积 H2O的物质的量↓
(5)减小容器的体积 Cl2的物质的量↑
(6)减小容器的体积 Cl2的分压↑
(7)减小容器的体积 Kθ不变
(8)升高温度 Kθ↑
(9)升高温度 HCl的分压↑
(10)加催化剂 HCl的物质的量 不变
11.设有反应A(g)+B(g)─→2C(g),A、B、C都是理想气体,在25℃、1×
105Pa条件下,若分别按下列两种过程变化,那么变化过程的Q、W、、、、各是多少?
(1)体系放热41.8kJ·
mol-1,而没有做功;
(2)体系做了最大功,放出1.64kJ·
mol-1的热。
过程
Q
W体积
W非体积
①
-41.8
-41.8
–5.5
–40.16
②
-1.64
解:
(提示:
在等温\等压下,体系的减小等于体系素做的最大非体积功)
由于体系的H、U、S、G都是状态函数,其改变量与过程的途径无关,所以以上2个过程的、、、是相同的。
由
(1)可知,W=0,Q=-41.8kJ·
mol-1,根据热力学第一定律:
=Qp+W=+p(V2-V1)=+ΔnRT
因为Δn=0,所以=Q=-41.8kJ·
由
(2)可知,体系作了最大非体积功,且放出1.64kJ·
根据=Q+W非体积可知:
-41.8kJ·
mol-1=-1.64kJ·
mol-1+W非体积
所以:
W非体积==-40.16kJ·
因为:
=-T=-41.8kJ·
mol-1-298.15K×
=-40.16kJ·
=-5.50J·
mol-1·
K-1
12.能否用Kθ来判断反应自发性?
不能
13.若基元反应A─→2B的活化能为Ea,而其逆反应活化能为Ea'
问
(1)加催化剂后,Ea和Ea'
各有何变化?
等值降低
(2)加不同的催化剂对Ea的影响是否相同?
Ea值不同
(3)提高反应温度,Ea、Ea'
(4)改变起始浓度,Ea有何变化?
不变
*14.状态函数p、T、V、U、H、S、G中哪些具有加和性(指其值与体系中物质的量有关)?
V、U、H、S、G
作业:
P60~62
2./3./6./8./11./13./15./18.
1.应用公式(T)=(T)-T(T),计算下列反应的值,并判断反应在298.15K及标准态下能自发向右进行。
8Al(s)+3Fe3O4(s)─→4Al2O3(s)+9Fe(s)
#2.通过计算说明下列反应:
2CuO(s)─→Cu2O(s)+1/2O2(g)
(1)在常温(298K)、标准态下能自发进行?
(2)在700K时、标准态下能否自发进行?
(1)
(2)
#3.碘钨灯可提高白炽灯的发光效率并延长其使用寿命。
其原理是由于灯管内所含少量碘发生了如下可逆反应,即
W(s)+I2(g)WI2(g)
当生成的WI2(g)扩散到灯丝附近的高温区时,又会立即分解出W而重新沉积至灯管上。
已知298.15K时:
W(s) WI2(g)
/(kJ·
mol-1) 0 -8.37
/(J·
K-1) 33.5 251
(1)若灯管壁温度为623K,计算上式反应的(623K)
(2)求WI2(g)在灯丝上发生分解所需的最低温度。
4.写出下列反应的平衡常数Kc、Kp、Kθ的表达式:
(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
(2)NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)
(3)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
(4)Al2O3(s)+3H2(g)2Al(s)+3H2O(g)
(注意:
固体和溶剂液体不计入平衡常数)
5.298.15K时,下列反应:
2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)的=-196.10kJ·
mol-1,=125.76J·
K-1,试分别计算该反应在298.15K和373.15K的Kθ值。
#6.试判断下列反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
(1)在298.15K、标准态下能否自发进行?
(2)计算298.15K时该反应的Kθ值。
7.将空气中的N2(g)变成各种含氨的化合物的反应叫做固氮反应。
根据计算下列3种固氮反应的及Kθ,并从热力学角度选择那个反应最好?
N2(g)+O2(g)─→2NO(g)
2N2(g)+O2(g)─→2N2O(g)
N2(g)+3H2(g)─→2NH3(g)
#8.求下列反应的、、,并用这些数据分析利用该反应净化汽车尾气中NO和CO的可能性。
CO(g)+NO(g)─→CO2(g)+1/2N2(g)
(提示:
9.设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300℃,试估算此温度时下列反应
1/2N2(g)+1/2O2(g)─→NO(g)的和Kθ值。
10.在699K时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的Kp=55.3,如果将2.00molH2和2.00molI2作用于4.00L的容器内,问在该温度下达到平衡时合成了多少HI?
平衡分压/kPa2905.74-x2905.74-x2x
#11.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在某温度下Kp=1,在此温度下于6.0L容器中加入:
2.0L、3.04×
105Pa的CO(g)
3.0L、2.02×
6.0L、2.02×
105Pa的H2O(g)
1.0L、2.02×
105Pa的H2(g) 问反应向哪个方向进行?
在恒温下由p1V1=p2V2分别求出将气体加入该容器后的分压。
P(CO)=1.01×
105Pa,P(H2O)=2.02×
105Pa,P(CO2)=1.01×
105Pa,P(H2)=0.34×
105Pa
起始分压/105Pa1.012.011.010.34
反应商J为:
平衡向正方向移动。
12.在294.8K时反应:
NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)的Kθ=0.070,求:
(1)平衡时该气体混合物的总压。
(2)在同样的实验中,NH3的最初分压为25.3kPa时,H2S的平衡分压为多少?
(1)
平衡分压为:
xx
则标准平衡常数为:
所以平衡时的总压为:
p=2×
26kPa=52kPa
(2)T不变,则平衡常数不变。
25.3+yy
所以H2S的平衡分压为17kPa)
#13.反应:
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)
(1)523K时,将0.70mol的PCl5注入容积为2.0L的密闭容器中,平衡时有0.50molPCl5被分解了。
试计算该温度下的平衡常数Kc、Kθ和PCl5的分解百分数。
(2)若在上述容器中已达平衡后,再加入0.10molC12