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第1章物质的聚集状态
思考题与习题
1、填空题
1.27℃时，在压力为30.39kPa下测定某气体1dm3的质量为0.537g，此气体的摩尔质量是44.1g/mol。
2.在101.325kPa和25℃时，用排水集气法收集到1molH2，其体积24.46dm2
3.比较下列气体在25℃，101325kPa时的混合气体的分压：
1.00gH2>1.00gNe>1.00gN2>1.00gCO2
4.101.325kPa下，空气中氧气的分压为21278.25kPa。
5.恒温恒压下，混合气体中某组分气体的物质的量等于其体积分数。
6.下列溶液蒸汽压由低到高的顺序为BDCA，沸点由低到高为ACDB。
A.0.1mol.kg-1HAc溶液B.0.1mol.kg-1H2SO4溶液
C.0.1mol.kg-1蔗糖溶液D.0.1mol.kg-1NaCl溶液
7.按照范德华的想法，实际气体的分子本身有体积，分子间有作用力。
8.油酸钠C17H35COONa的HLB值为18.025。
9.稀溶液依数中的核心性质是蒸汽压下降。
10.下列水溶液蒸汽压最大的是A；沸点最高的是B；凝固点最低的是A。
A.0.2mol.kg-1C11H22O11溶液B.0.2mol.kg-1HAc溶液
C.0.2mol.kg-1NaCl溶液D.0.2mol.kg-1CaCl2溶液
2、选择题
1.真实气体与理想气体的行为较接近的条件是D。
A.低温和低压B.高压和低温C.高温和高压D.低压和高温
2.在压力为p，温度为T时，某理想气体的密度为ρ，则它的摩尔质量M的表达式为A。
A.M=（ρ/p）RTB.M=（p/ρ）RTC.M=（nρ/p）RTD.M=（p/nρ）RT
3.在气体状态方程pV=nRT中，如果R的数值为8.314，体积的单位是m3，则压力的单位为C。
A.大气压（atm）B.毫米汞柱（mmHg）C.帕（Pa）D.千帕（kPa）
4.在1000℃和98.66kPa下，硫蒸汽的密度为0.597g/dm3,则此时硫的分子式为B。
A.SB.S2C.S4D.S8
5.若气体压力降为原来的1/4，热力学温度是原来的两倍，则气体的现体积变化为原体积的A倍。
A.8B.2C.1/2D.1/8
6.质量摩尔浓度为1mol.kg-1的溶液是指C中含有1mol溶质的溶液。
A.1L溶液B.1L溶剂C.1000g溶剂D.1000g溶液
7.水溶液的蒸汽压大小的正确的次序为A。
A.1mol.kg-1H2SO4<1mol.kg-1NaCl<1mol.kg-1C6H12O6<0.1mol.kg-1NaCl<0.1mol.kg-1C6H12O6
B.1mol.kg-1H2SO4>1mol.kg-1NaCl>1mol.kg-1C6H12O6>0.1mol.kg-1NaCl>0.1mol.kg-1C6H12O6
C.1mol.kg-1H2SO4<1mol.kg-1NaCl<0.1mol.kg-1C6H12O6<0.1mol.kg-1NaCl<0.1mol.kg-1C6H12O6
D.1mol.kg-1H2SO4>1mol.kg-1NaCl>0.1mol.kg-1C6H12O6>0.1mol.kg-1NaCl>0.1mol.kg-1C6H12O6
8.将18.6g非电解质溶于250g水中，若溶液的凝固点降低了0.744℃，则该溶质的分子量为A（假设Kfp=1.86）
A.186B.93.0C.298D.46.5
9.12g尿素CO（NH2）2溶于200g水，则此溶液的沸点为D。
A.98.14℃B.101.86℃C.101.75℃D.100.52℃
10.37℃的人的血液的渗透压775kPa，与血液具有同样的渗透压的葡萄糖静脉注射液的浓度应为C。
A.85.0g.dm-3B.5.41g.dm-3C.54.1g.dm-3D.8.50g.dm-3
3、简答题
1.将32g氮气和32氢气在一容器中混合，设气体的总压力为P总，试求氮气和氢气的分压。
解：
nN2=
=
=
mol
nH2=
=16mol
H2分压PH2=
=0.933P总
N2分压PN2=
=0.067P总
2.在一个10dm3的容器中盛有N2、O2和CO2三种气体，在30℃测得混合气体的总压为1.2×105Pa。
如果已知其中O2和CO2的质量分别为8g和6g，试计算：
（1）容器中混合气体的总物质的量；
（2）N2、O2和CO2三种气体的物质的量分数；（3）N2、O2和CO2三种气体的分压；（4）容器中N2质量。
解：
nN2=
mol，nO2=
mol
P总V=n总RT，得P总=9.76×104Pa
PN2=yN2.P总=
=3.35×104Pa
PO2=yO2.P总=6.21×105Pa
（1）由PV=nRT得，n总=
=0.48mol
（2）nO2=
=0.25mol，nCO2=
=0.14mol
nN2=0.09mol，XO2=
=0.52，XCO2=
=0.29
XN2=0.19
（3）PO2=XO2。
P总=6.2×104Pa
同理，PCO2=3.4×104Pa，PO2=6.2×104Pa
（4）mN2=nN2。
MN2=2.52g
4.在27℃，压力为1.013×105Pa时，取100cm3煤气，经分析知道其组成，以摩尔分数计，xco=60.0%，xH2=10.0%，其它气体为30.0%，求煤气中CO和H2的分压以及CO和H2的物质的量。
解：
Pco=Xco.P总=0.6×1.013×105=60.78kPa
同理，PH2=0.1×P总=10.13kPa
Nco=2.44×10-3mol，NH2=4.06×10-4mol
5.今将压力为9.98×104Pa的H2150cm3，压力为4.66×104Pa的O275.0cm3，压力为3.33×104Pa的氮气50cm3压入250cm3的真空瓶内，求
（1）混合物内各气体的分压；
（2）混合气体的总压；（3）各气体的质量分数
解：
由PV=nRT可得n=
，nH2=
，nO2=
nN2=
，故P总=
=3.3256×105×2.42=8.05×104Pa
（1）P总=
×P总=5.99×104Pa，同理可得
PO2=1.4×104Pa，PN2=0.66×104Pa
（2）P总=8.05×104Pa
（3）XH2=
=0.743，同理XO2=0.174
XN2=0.083
6.用范德华方程式计算在300K下，把2molNH3（g）装在5dm3容器内，其压力是多少。
解：
由PV=nRT得
P=
=
=9.9768×105Pa
7.在20℃时，将50g的蔗糖（C12H22O11）溶于500g水中，求溶液的蒸汽压，已知20℃时水的饱和蒸汽压为2.333×103Pa。
解：
ΔP=
.P*,
=
ΔP=12Pa，P=P*-ΔP=2321Pa
8.甲醇在30℃时蒸汽压为21.3KPa，如果在一定量的甲醇中加入甘油，其蒸汽压降为17.2KPa，求混合溶液中甘油的物质的量分数。
解：
ΔP=W甘.P*得
W甘=
=0.19mol
9.一种难挥发非电解质水溶液，凝固点是-0.930℃，求：
（1）溶液的沸点；
（2）20℃时溶液的蒸汽压，已知20℃时水的饱和蒸汽压为2.333×103Pa。
解：
（1）ΔTf=-0.930℃
ΔTf=Kfb
b=
=0.049
ΔTb=Kbb
ΔTb=0.253℃
Tb=ΔTb+Tb*=100+0.253=100.253℃
（2）ΔP=
=21Pa，P=P*-ΔP=2312Pa
11.计算5%的蔗糖（C12H22O11）溶液的沸点。
解：
bB=
=
=0.1539mol.g-1
ΔTB=Kb.bB=0.079℃
沸点T=100+0.079=100.079℃
12.将蔗糖（C12H22O11）1g制成100ml水溶液，在25℃时该溶液的渗透压为多少？
解：
n=
=
PV=nRT
P=
=7.25×104Pa
13.在10.0kg水中要加多少乙二醇（C2H4（OH）2）才能保证水溶液温度降到-10.0℃时不会结冰？
该水溶液在20℃时的蒸汽压是多少？
该水溶液的沸点是多少？
解：
（1）ΔTf=Kfb,设需要加入mg乙醇才不会结冰
b=
=
，
.kf>10
m>3297g=3.297kg
（2）
=
PA=PA*.XA=2.333×103×
=2129Pa
（3）ΔTB=Kb.bB=0.512×5.32=2.724℃
沸点T=100+2.724=102.724℃
第二章化学反应的基本规律
思考题与习题
1、判断题
1.热的物体比冷的物体含有更多的能量（×）
2.G>0的反应是不可能发生的（×）
3.298K的标准状态下，最稳定单质的标准摩尔生成焓（ΔfHm○）和标准摩尔熵（Sm○）都等于零（×）
4.升高温度，反应的标准平衡常数（K〇）增大，那么，该反应一定是吸热反应（√）
5.在273K、101.235kPa下，水凝结成冰；该过程的ΔS<0、ΔG=0（√）
6.升高温度，可以提高放热反应的转化率（×）
7.活化能越大，化学反应的速率就越快（×）
8.可逆反应达到平衡时，其正、逆反应的速率都为零（×）
9.反应级数取决于反应方程式中反应物的计量系数（×）
10.在一定温度下，随着化学反应的进行，反应速率逐渐变慢，但反应速率常数保持不变（×）
2、选择题
1.反应2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）在绝热钢瓶中进行，那么该反应的（B）
A.ΔH=0B.ΔU=0C.ΔS=0D.ΔG=0
2.化学反应在恒温恒压下发生，该反应的热效应等于（B）
A.ΔUB.ΔHC.ΔSD.ΔG
3.下列有关熵的叙述，正确的是（C）
A.系统的有序度越大，熵值就越小B.物质的熵与温度无关
C.298K时物质的熵值大于零D.熵变大于零的反应可以自发进行
4.反应2Na（s）+Cl2（g）=2NaCl（s）的ΔrSm○（298K）（B）
A.大于零B.小于零C.等于零D.难以确定
5.某反应在高温时能够自发进行，而低温时难以自发进行，那么该反应满足的条件是（B）
A.ΔH>0,ΔS<0B.ΔH>0,ΔS>0C.ΔH<0,ΔS>0D.ΔH<0,ΔS<0
6.一定温度下，可逆反应N2O4（g）=2NO2（g）在恒温容器中达到化学平衡时，如果N2O4的分解率为25%，那么反应系统的总压力是N2O4未分解前的（B）倍
A.0.25B.1.25C.1.5D.1.75
7.可逆反应A（g）+B（g）=C（g）为放热反应，欲提高A（g）的转化率可采取的措施为（D）
A.升高反应温度B.加入催化剂C.增加A（g）的浓度D.增加B（g）的浓度
8.下列叙述中，正确的叙述是（D）
A.速率常数的单位为mol.dm-3.s-1B.能够发生碰撞的分子是活化分子
C.活化能越大，反应速率越快D.催化剂可以降低反应的活化能
9.对于两个化学反应A和B来说，在反应物浓度保持不变的条件下，25℃时B的反应速率快，而45℃时A的反应速率快，那么（A）
A.A反应的活化能较大B.反应的活化能较大
C.A、B两反应活化能的大小相等D.A、B两反应活化能的大小难以确定
10.对于一个可逆反应，下列各项中受温度影响较小的是（C）
A.ΔrGm○和ΔrHm○B.ΔrGm○和ΔrSm○C.ΔrSm○和ΔrHm○DD.ΔrHm○和K〇
3、填空题
1.在U、Q、W、S、H、G中属于状态函数的是U、S、H、G，在这些状态函数中，可以确定其值大小的函数时S。
2.封闭系统热力学第一定律的热力学表达式为ΔU=Q+U，焓的定义式为H=U+PV，吉布斯函数的定义式为G=H-TS。
3.化学热力学中规定了标准状态，标准压力为100kPa，标准浓度为1mol/L。
4.影响多项反应速率的因素除了浓度、温度和催化剂外，还有相的接触面积和扩散率。
5.根据阿伦尼乌斯公式，当反应温度升高，则反应速率常数会增大；当由于使用催化剂而活化能降低，则反应速率常数会增大。
6.若系统对环境做功160J，同时从环境吸收了200J的热，那么系统的内能变化为40J。
7.两个反应Cu（s）+Cl2（g）=CuCl2（s）和CuCl2（s）+Cu（s）=2CuCl（s）的标准摩尔反应焓变分别为170kJ.mol-1、-260kJ.mol-1；那么CuCl（s）的标准摩尔生成焓为-45kJ/mol。
8.298K下，Na（s）、NaCl（s）、Na2CO3（s）、CO2（g）的标准摩尔熵由大到小的顺序为CO2（g）>Na2CO3（s）>Na2CO3（s）>Na（s）。
9.一定温度下，分解反应NH4Cl（s）=NH3（g）+HCl（g）达到平衡时，测得此平衡系统的总压力为80kPa；那么，该反应的平衡常数为0.16。
10.反应CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）的ΔrHm○（298K）=179.2kJ.mol-1、ΔrSm○（298K）=160.2J.K-1.mol-1，那么CaCO3（s）分解的最低温度约为1118.6℃。
11.基元反应2NO（g）+Cl2（g）=2NOCl（g）的速率方程式为
。
若将反应物NO（g）的浓度增加到原来的3倍，则反应速率变为原来的9倍；若将反映容器的体积增加到原来的2倍，则反应速率变为原来的0.125倍。
12.在一定条件下，某反应的转化率为73.6%；加入催化剂后，该反应的转化率为73.6%。
4、简答题
1.在体积为1.2dm3的容器中装入某气体，在973kPa下，气体从环境吸热800J后，容器的体积膨胀1.5dm3，计算再次过程中气体内能的变化。
解：
ΔU=Q+W=800-973×（1.5-1.2）=508J
2.辛烷是汽油的主要成分，其燃烧反应方程式为：
C8H18（l）+25/2O2（g）=8CO2（g）+9H2O（l）
解：
MC8H18=8×12+18=114,nC8H18=
ΔrH〇C8H18（298k）=-[（9×285.83+8×393.5）-208]=-5512.55kJ
100g辛烷燃烧放出的热ΔH=n×ΔrH〇C8H18=-4835.5kJ
3.铝粉与Fe2O3组成的铝热剂发生的铝热反应为：
2Al（s）+Fe2O3（s）=Al2O3（s）+2Fe（s）。
计算铝粉完全发生铝热反应可以放出多少热量？
解：
Al（s）+1/2Fe2O3（s）=1/2Al2O3（s）+Fe（s）
MAl=27g/mol，nAl=5/27mol
ΔrH〇Al（298k）=-（1/2×1676+0-1/2×824.2-0）=-425.8kJ
5.0g的铝粉ΔH=nAlΔrH〇Al（s）（298K）=78.9J
4.根据下列热化学方程式：
（1）Fe2O3（s）+3CO（g）=2Fe（s）+3CO2（g），ΔrHm,1（T）=-27.6kJ/mol
（2）3Fe2O3（s）+CO（g）=2Fe3O4（s）+3CO2（g），ΔrHm,2（T）=-58.6kJ/mol
（3）Fe3O4（s）+CO（g）=3FeO（s）+CO2（g），ΔrHm,3（T）=38.1kJ/mol
不用查表，计算反应FeO（s）+CO（g）=Fe（s）+CO2（g）的ΔrHm（T）
解：
rHm（T）=ΔrHm,3（T）×2-ΔrHm,1（T）×3+ΔrHm,2（T）
=-[2×38.1-3×（-27.6）+（-58.6）]=-16.7kJ/mol
5.已知HCl（g）、NH3（g）和NH4Cl（s）的ΔfHm〇分别为-92.3kJ/mol、-46.1kJ/mol和-314.4kJ/mol，且有:
HCl（g）=HCl（aq）ΔrHm,1〇=-72.3kJ/mol
NH3（g）=NH3（aq）ΔrHm,2〇=-35.2kJ/mol
HCl（aq）+NH3（aq）=NH4Cl（aq）ΔrHm,3〇=-60.2kJ/mol
求：
（1）2.0molHCl（g）和2.0molNH3（g）反应生成2.0molNH4Cl（s）放出的热量；
（2）1.0molHCl（g）和1.0molNH3（g）同时溶于水的热效应；（3）NH4Cl（aq）的标准摩尔生成焓；（4）1.0mol的NH4Cl（s）溶解于水中生成NH4Cl（aq）的热效应，并说明该过程为吸热还是放热。
解：
ΔfHHCl〇（aq）=-（73.2+92.3）=-165.5KJ/mol
ΔfHNH3〇（aq）=-（35.2+46.1）=-81.3KJ/mol
ΔfHNH4Cl〇（aq）=-（165.5+81.3+60.2）=-307KJ/mol
（1）ΔH=ΔrHm,1〇+ΔrHm,2〇+ΔrHm,3+（ΔfHNH4Cl〇（s）-ΔfHNH4Cl〇（aq））
=-73.2-35.2-60.2+（-314.4+307）=-175.6kJ
2molHCl（g）+2NH3（g）=2NH4Cl（s）的ΔH=-2×175.6=-351.2kJ
故反应放热量为351.2kJ
（2）ΔH=ΔrHm,1〇+ΔrHm,2〇=-73.2-35.2=-108.4kJ
故放热量为108.4kJ
（3）NH4Cl（s）=NH4Cl（aq）的ΔH
ΔH=ΔfHNH4Cl〇（aq）-ΔfHNH4Cl〇（s）=-307-（-314.4）=7.4KJ
故1mol的NH4Cl（s）溶解于水中生成NH4Cl（aq）需要吸收7.4KJ的能量
6.在101.325kPa、338K（甲醇的沸点）时，将1mol的甲醇蒸发变成气体，吸收了35.2kJ的热量，求此变化过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔG。
解：
ΔH=Q恒压反应热等于系统的焓变
ΔH=Q=35.2KJ
W=-P.ΔV=-P.VCH3OH=-nCH3OHRT=-1×8.314×338=-2.8kJ
ΔU=Q+W=35.2-2.8=32.4kJ
ΔG=0
7.计算下列反应的ΔrS〇m（298k）。
（1）2H2S（g）+3O2（g）=2SO2（g）+2H2O（l）
（2）CaO（s）+H2O（l）=Ca2+（aq）+2OH-（aq）
解：
（1）2H2S（g）+3O2（g）=2SO2（g）+2H2O（l）
S〇m205.7205.03248.169.91
ΔrS〇m（298k）=（2×69.91+2×248.1）-（2×205.7+3×205.03）=-390.47J/mol.k
（2）CaO（s）+H2O（l）=Ca2+（aq）+2OH-（aq）
S〇m4069.91-53.1-107.5
ΔrS〇m（298k）=（-53.1-10.75）-（40+69.91）=184.5J/mol.k
8.计算下列可逆反应的ΔrG〇m（298k）和K〇（298k）。
（1）N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）
（2）1/2N2（g）+3/2H2（g）=NH3（g）
（3）2NH3（g）=N2（g）+3H2（g）
解：
（1）N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）
ΔfG〇m00-16.5
ΔrG〇m（298k）=2×（-16.5）=-33kJ.mol
故K〇=6.3×105
（2）ΔrG〇m（298k）=-16.5kJ/mol
K〇=7.9×102
（3）ΔrG〇m（298k）=33kJ/mol
K〇=4.0×1011
9.已知反应2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）的ΔrH〇m（298k）=-198.2kJ/mol、ΔrS〇m（298K）=-190.1kJ/mol.k，求：
（1）该反应在298k时的ΔrG〇m（298k）；
（2）该反应在500k时的ΔrG〇m（500k）和K〇（500k）。
解：
（1）ΔrG〇m=ΔrH〇m-TΔrS〇m
=-198.2-298
=-141.5kJ/mol
（2）ΔrG〇m（500k）=ΔrH〇m（298K）-500×ΔrS〇m（298K）=-198.2-500
=-103.2kJ/mol
K〇=6.3×1010
11.用两种方法计算下列反应在298k时的ΔrG〇m（298k），并判断反应在298k的标准状态下可否自发进行。
2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）
解：
2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）
ΔfH〇m90.25-110.520-393.51
ΔfG〇m86.57-137.150-394.36
S〇m210.65197.56191.5213.6
ΔrG〇m（298k）=2×[-394.36-86.57-（-137.15）]=-687.6kJ/mol
298K时，ΔrG〇m<0,故反应可以自发进行。
12.用碳还原Fe2O3制铁的反应方程式为：
3C（s）+Fe2O3（s）=2Fe（s）+3CO（g）。
判断该反应在298k的标准状态下能否自发进行？
若不能自发进行，请指出该反应发生的温度条件。
解：
3C（s）+Fe2O3（s）=2Fe（s）+3CO（g）
ΔfG〇m0-742.20-137.15
ΔrG〇m（298k）=3×（-137.15）-（-742.2）=330.9kJ/mol>40kJ/mol
故该反应在298K下不可自发进行
ΔrH〇m（298K）=3×（-110.52）+2×0-0×3-（-824.2）=492.64kJ/mol
ΔrS〇m=3×197.56+2×27.3-3×5.74-87.4=542.66J/mol
ΔrG〇m=ΔrH〇m
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