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1、化学计算题化学计算题无机化学1、高纯锡可在600 K温度下炼铸，这时反应 Sn(l) + O2(g) = SnO2(s) 的 = - 418.4 kJmol-1。炼铸时常用氩作为保护气体，然而其中常包含分压力为1.0 10-6 标准压力（ =100kPa）的氧。 试回答在此环境中锡是否会受到氧化？ 答：用式r G m = + RT ln (1/ ) = -349.4 kJmol-1，表明锡在氩中能被氧化。2、已知4NH4ClO4(s) = 2N2(g) + 4HCl(g) + 5O2(g) + 6H2O = -639 kJmol-1用固体NH4ClO4和铝粉混合成固体推进剂。估算高氯酸铵和铝粉

2、的质量比。(相对原子质量：N 14，Cl 35.5，Al 27.0)答：4NH4ClO4 = 2N2 + 4HCl + 5O2 + 6H2O 2Al + O2 = Al2O3 470 160 54 48 y = 71 24 27 x = 24NH4ClO4和Al的质量比为71 : 27。3、利用金属电极电势，通过计算说明，用Sn从Pb2+ 盐溶液中置换Pb的过程，实际上能否进行到底？( ：Sn2+/Sn为 -0.14 V， Pb2+/Pb为 -0.13 V)答： Sn + Pb2+ = Sn2+ + PbK = lgK = = 0.3 K 2所以不可能进行完全。当溶液中Sn2+/Pb2+ =

3、2 时，达到平衡。4硫代硫酸钠是银剂摄影术的定影液，其功能是溶解为曝光分解的AgBr。试计算，1.5 L 1.0 molL-1的Na2S2O3溶液最多溶解多少克AgBr？K稳Ag(S2O3)23- = 2.8 1013；Ksp(AgBr) = 5.0 10-13 解题思路 根据配位反应设法求出该反应的平衡常数，将有关数据代入平衡常数关系式计算即可。解：设生成Ag(S2O3) 23- x molAgBr + 2 S2O32- Ag(S2O3)23- + Br- 1.5-2x x x K=KspK稳 = 得：x = 0.662 mol m=0.662187.77=124.2 g5. 利用半反应Cu

4、2 2eCu和Cu(NH3)42 2eCu 4NH3的标准电极电势(0.065)，计算配合物反应Cu2 4NH3Cu(NH3)42的平衡常数。解：将两个半反应组成一个电池：正极反应：Cu2 2eCu 0.345 V负极反应：Cu(NH3)42 2eCu 4NH3 0.065 V电池反应：Cu2 4NH3Cu(NH3)42 K稳由于代入数据：解得：K7.110136. 已知(Cu2/Cu)0.16 V，(I2 /I)0.54 V，CuI的Ksp1.01012，求：Cu22ICuI1/2I2的K值；解题思路 此问题属于电极电势与平衡常数的联合应用，所以需应用平衡常数K与电动势E的关系式。解：正极反

5、应：Cu2IeCuI负极反应：I22e2I(Cu2/Cu)(Cu2/Cu)0.0592lg1/CuCuICu ICu 1Ksp(CuI)Cu所以0.160.0592lg1/(1.01012)0.8704 V K3.811057在pH=10的溶液中需加入多少NaF才能阻止0.10 molL-1的Al3+溶液不发生Al(OH)3沉淀?(KspAl(OH)3=1.310-20;K稳(AlF63-)=6.91019)解：Al3+ + 3 OH- Al(OH)3 在pH=10的溶液中，OH- = 1 10-4 molL-1 KspAl(OH)3 = Al3+ OH-3= Al3+ (1 10-4)3 解

6、得：Al3+ 1.310-8 当溶液中Al3+ 小于 1.310-8 时，Al3+溶液不发生Al(OH)3沉淀。 设平衡时的 F- 为x molL-1， Al3+ + 6 F- AlF63- 1.310-8 x 0.1-1.310-80.1 K稳(AlF63-) = 解得：x=6.910-3 molL-1 NaF =0.0069 +0.16=0.6069 molL-18计算氯化铵固体在试管内及斜制的两头开口的玻璃管内分解所需的最低温度。解： NH4Cl(s) =NH3(g)HCl(g)rHm(298 K)=(-46.11)+ (-92.307)-(-314.43)kJmol-1 = 176.0

7、1 kJmol-10rSm(298 K)=(192.45)+ (186.908)-(94.6)Jmol-1K-1 = 285 Jmol-1K-10若该分解反应使用两端开口的装置时，p(HCl)=p(NH3)= p，则J=1。所以，rGmrGm0，而rGm(T)rHm(298 K) - TrSm(298 K)TrHm(298 K)/rSm (298 K) =176.01 kJmol-1/285 Jmol-1K-1 618 K若该反应使用试管时 p(NH3)p(HCl)0.5p，此时rGm0而rGmrGmRTln(0.50.5)rGmrHm(298 K)-TrSm(298 K)TrHm(298 K

8、)/rSm(298 K)-Rln(0.50.5) 176.01103/(285-8.314ln0.25)594 K9 将铜片插入盛有0.50 molL-1 CuSO4溶液的烧杯中，将银片插入盛有0.50 molL-1 AgNO3溶液的烧杯中，组成原电池。 已知：(Cu2/Cu)0.337 V (Ag/Ag)0.799 V Ksp(CuS)1.271036 Ka1 (H2S)5.7108 Ka2 (H2S)1.21015（1）写出原电池符号，电池反应式；（2）求该原电池的电动势；（3）若不断通H2S于CuSO4溶液，使之饱和，求此时原电池的电动势。 解题思路 问题的难点在于通H2S于CuSO4溶

9、液后，对电池状态的改变。需要将氧化还原反应与沉淀溶解平衡联合，求出Cu2的浓度，然后应用能斯特方程计算。解：（1）)Cu/Cu2(0.5 molL1)Ag(0.50 molL1)Ag(+电池反应：2Ag Cu2Ag Cu2（2）(Cu2/Cu)(Cu2/Cu)(0.0592/2)lgCu2 0.3370.0296lg0.50 0.329 V(Ag/Ag)(Ag/Ag)0.0592lgAg 0.7990.0592lg0.50 0.781 VE0.7810.3290.452 V （3）设通H2S达饱和后，平衡时Cu2x molL1 Cu2 H2SCuS 2H 起始浓度/ molL1 0.50 0.

10、10 0平衡浓度/ molL1 x 0.10 2(0.50 x)因为Ksp(CuS)1.271036 很小，所以达平衡时x数值很小，所以0.50x 0.50解得x1.861013 则此时(Cu2/Cu)(Cu2/Cu)(0.0592/2)lgCu2 0.3370.0296lg(1.861013 ) 0.04 V E0.781(0.04)0.821 V10. 为使Ag2O在常温下分解，真空泵需将氧的分压降至多大？解：Ag2O(s)=2Ag(s)+1/2 O2 (g) rGm(298)=-fGm(Ag2O)= 11.2 kJmol-1 rG=rG+RTlnJ0 lnJ-rG/(RT)= (-11.

11、2)/(8.31510-3298)= -4.52 J0.01 J=p(O2)/p1/2 p(O2)0.01 kPa11. 将SO3固体置于一反应器内，加热使SO3气化并令其分解，测得温度为900 K，总压为p时，气体混合物的密度为0.925 g/dm3，求SO3的(平衡)解离度。解： 2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) 始 n 平衡 n-2x 2x x n总= n+x pV =nRT pM平=平RT M平=(0.925 gL-18.315 KPaLK-1moL-1900 K)/100 KPa =69.22gmoL-1 M平= 69.22(n+x)=80(n-2x)+642x+32x 得：

12、x/n=0.1557 =2x/n=31.15%12 在烧杯中盛有0.2 molL-120 mL乳酸(分子式HC3H5O3，常用符号HLac表示，酸常数为Ka=1.410-4)，向该烧杯中逐步加入0.20 molL-1 NaOH溶液，试计算：（1）未加NaOH溶液前溶液的pH。（2）加入10.0 mL NaOH后溶液的pH。（3）加入20.0 mL NaOH后溶液的pH。（4）加入30.0 mL NaOH后溶液的pH。解：（1）未加NaOH溶液，烧杯中只是0.2 molL-1乳酸，它是一元弱酸。因c/Ka(HLac)=0.2/(1.410-4)=1429500，采用最简式H+=pH=2.28（1

13、2）加入10 mL NaOH溶液后，溶液中剩余的乳酸的浓度为c(HLac)= =0.067 molL-1生成的乳酸钠浓度为c(NaLac)= =0.067 molL-1因此组成一个乳酸-乳酸钠缓冲溶液体系，因溶液中乳酸和乳酸钠浓度相等，因此 pH=pKa =3.85（3）加入20 mL NaOH溶液后溶液中的乳酸刚好完全被转化为乳酸钠，其浓度为 c(NaLac)=0.10 molL-1乳酸钠在水中发生完全电离，Lac-会发生碱式电离，相应的碱常数为Kb(Lac-)=Kw/ Ka(HLac)10-14/(1.410-4)= 7.1410-11因c/ Kb =0.10/(7.1410-11) =1

14、.410-9 500所以采用最简式 OH-= pOH=5.57，pH=8.43（4）加入30 mL NaOH溶液，溶液中的乳酸不但被反应完，NaOH还有剩余。生成的乳酸钠浓度为c(NaLac)=0.08 molL-1；剩余的NaOH浓度为c(NaOH)= 0.04 molL-1由于乳酸钠是一个非常弱的碱，当有相当量NaOH存在时，可忽略乳酸钠对溶液OH-浓度的贡献。因此，溶液的 OH-c(NaOH)= 0.04 molL-1 pOH=1.40, pH=12.6013、 某含杂质的一元碱样品0.5000 g(已知该碱的分子量为59.1)，用0.1000 molL-1HCl滴定，需用75.00 m

15、L；在滴定过程中，加入49.00 mL酸时，溶液的pH为10.65。求该碱的电离常数和样品的纯度。解：用B-表示该碱中的阴离子该一元碱样品中碱的量为nB=0.1000 molL-175.0010-3 L =0.0075 mol相应的重量为 wB=0.0075 mol59.1 g/mol=0.4433 g样品的纯度为 0.4433/0.5000=88.66%.当该碱液中加入49.00 mL酸时，生成HB的量为n(HB)= 0.1000 molL-149.0010-3L=0.0049 mol剩余的碱量为n(B-)=0.0075 mol-0.0049 mol=0.0026 mol因此这实际上形成一个

16、HB-B-缓冲体系根据汉德森公式有 因该缓冲溶液pH=10.65, 则pOH=3.35, OH-=4.4710-4molL-1 4.4710-4Kb=8.4210-4 分析化学 1、用无水碳酸钠（Na2CO3）为基准物标定HCl溶液的浓度，称取Na2CO3 0.5300g，以甲基橙为指示剂，滴定至终点时需消耗HCl溶液20.00mL，求该HCl溶液的浓度。（12分）（Na2CO3的相对分子质量105.99）解：Na2CO3 + 2HCl=2 NaCl + H2O + CO2 Na2CO3与HCl之间反应的化学计量比为1：2 故CHCl=0.5000 molL-12、称取0.2513g基准CaC

17、O3，经HCl溶解后，用容量瓶配制成250 mL溶液，吸取25.00 mL，在PH12时，用K-B指示剂指示终点，用EDTA标准溶液滴定至终点时，共消耗24.90 mL。试计算该EDTA标准溶液的浓度。（CaCO3的相对分子质量100.09）解：在标定EDTA溶液时，Ca2+与EDTA之间反应的化学计量比为1：1故CEDTA= =0.01008 molL-13、今有6.0833g盐酸样品，在容量瓶中稀释成250 mL。取出25.00mL，以酚酞为指示剂，用0.2500molL-1NaOH溶液滴定至终点，共消耗20.00 mL。试计算该盐酸样品中HCl的含量。（HCl的相对分子质量36.45）解

18、： NaOH+HCl=NaCl+H2O 在该测定中NaOH与HCl之间反应的化学计量比为1：1 。 故（HCl）= =0.29964、用配位滴定法测定工业氧化锌中ZnO的含量。称取0.2500g试样，溶于盐酸后于容量瓶中稀释成250mL。吸取25.00mL，在PH=56时，用二甲酚橙作指示剂，用0.01024 molL-1EDTA标准溶液滴定，用去17.61 mL，计算试样中ZnO的含量。（ZnO的相对分子质量81.39）解：在该测定中，ZnO与EDTA之间的化学计量关系为1：1 故（ZnO）=0.58715、0.1500g铁矿石试样中的铁经处理，使其完全还原为Fe2+后，需用0.02000

19、molL-1的KMnO4溶液15.03 mL滴定至终点，求该铁矿石中以FeO表示的质量分数。（FeO的相对分子质量71.85）提示：Fe2+与 KMnO4间的化学反应为：5Fe2+ + MnO4-+8H+=5Fe3+ + Mn2+4H2O解：在该测定中，FeO与MnO4-之间反应的化学计量比为5：1故（FeO）=0.71996、某试样含铁约12%，试样溶解后转入100ml容量瓶中定容，移取5.00mL到50mL容量瓶中,在一定条件下，用邻二氮杂菲显色后（=1.2104L/molcm），在=510nm处用1.0cm比色皿测定溶液的吸光度，并按光的吸收定律进行定量分析。为使测量结果准确度最高，应称

20、取试样多少克？（MFe = 55.85）解：设应称取试样m克，则有 解得m=0.017g 7、某碱试样可能有NaOH、Na2CO3、NaHCO3或它们的混合物（其他杂质不影响测定）。称取试样0.4322克，以酚酞为指示剂，用0.1000mol/L 的HCl标准溶液滴定至无色，用去20.70ml；接着加入甲基橙指示剂，继续用HCl标准溶液滴定至橙色，又消耗25.48ml。试分析试样的组成并求各组分的质量分数。（MNaOH=40.00，M=106.0，M=84.01）。解：根据双指示剂法测定混合碱的原理，因为V（甲基橙）V（酚酞），可知该混合碱为Na2CO3和NaHCO3。 8、称取含Fe (M=

21、55.85)试样0.4000 克，溶解后将其中的 Fe3+ 还原为 Fe2+ , 然后用浓度为 0.02000 molL-1的 K2 Cr2O7 标准溶液滴定，用去 25.00 ml 。求Fe2 O3 (Mr=159.7)的质量分数。解物理化学1、1 mol双原子分子理想气体在 0 、101.3 kPa下恒温可逆膨胀到 0.224 m ,试计算此过程 Q, W, U,H, S, S(环)及G解： U = H = 0 V = 18.314273.2/(101.310 ) = 22.410 m Q = W = 18.314273.2 ln (0.224/22.410 ) = 5.23 kJ S =

22、 Q/T = 5.2310 /273.2 = 19.15 J/KG = H - TS = - 273.219.15 = - 5.2310 JS(环) = - Q(可)/T = - 5230/273.2 = - 19.15 J/K2、500 时光气(COCl2)发生离解反应 COCl2(g)CO(g)Cl2(g). 在此温度下于抽空容器内充入压力为 252.1 kPa的光气，当反应达到平衡时，容器的压力为267.5 kPa, 设气体为理想气体,计算: (1) 500 时光气的解离度; (2) 500 时解离反应的平衡常数 K . (3) 光气合成反应在 500 时的rG .解:(1) 500 时

23、光气不分解压力: p 94.6(500273.2)/(17273.2) 252.1 kPa p总 (1) p p(总) / p 1 267.5 / 252.1 1 0.061 (2) K p(CO)p(Cl ) / p( COCl )p / (1)p / p (0.061 / 0.939)252.1 / 100 9.9910 (3) G G (分) RT ln K 8.314773.2ln (9.9910 ) = 29.6 kJ/mol3、在101.3kPa下, Sb和Cd可形成稳定化合物Sb2Cd3, Sb(A)和Cd(B)组成的二元系统熔点-组成图如下.(1) 指明图中各区域、点O及P的相

24、态及自由度数;(2) 画出图上a点所示系统的步冷曲线形状, 并说明从abcde各点的相态变化;(3) 计算500下,10kg含20Cd的Sb-Cd混合物析出固体物的质量及降温至300时此混合物各相的质量。解: (1): 熔液, f=2;: Sb(s)+l,f=1; : Sb Cd (s)+l,f=1; : Sb Cd (s)+Sb(s),f=1; : Sb Cd (s)+l,f=1;: Cd(s)+l,f=1 : Sb Cd (s)+Cd(s),f=1; O: Sb(s)+Sb Cd (s)+l,f=0 P: Cd(s)+Sb Cd (s)+l,f=0. (2) a: 熔液, b时开始析出Sb

25、 Cd (s), c时Sb Cd (s)+l 共存, 至 d时 Sb Cd (s)及 Cd(s)同时析出,并有饱和液体三相共存,到 e 点时, 熔液己消失为 Sb Cd (s)及Cd(s)共存. (3) m (20-0) = m (33-20), m = 0.65m = 0.65(10-m ) m = 3.94 kg m (20-0) = m (60-20) m = 2m = 2(10-m ), m = 6.7 kg4、25 , 101.3 kPa下,电池 Ag(s)AgCl(s)HCl(a0.1)Hg2Cl2(s)Hg(l)Pt(s)E (Cl , AgCl/Ag) = 0.2223 V,

26、E (Cl ,Hg Cl /Hg) = 0.268 V.(1)写出电极反应和电池反应; (2)求电池电动势;(3) 25 时,( E/ T)p = 0.33810 V/K, 求电池反应的rG , rH 和rS .解: (1) 阴极 Hg Cl (s) + 2e 2Hg(l) + 2Cl 阳极 2Ag(s) + 2Cl 2AgCl(s) + 2e 电池反应 Hg Cl (s) + 2Ag(s) = 2Hg(l) + 2AgCl(s) (2) E = E = E (Cl , Hg Cl /Hg) - E (Cl , AgCl/Ag) = 0.268 - 0.2223 = 0.0457 V (3)

27、S = zF( E/ T) = 2964850.33810 = 65.2 J/(K.mol) G = - zFE = - 20.045796485 = - 8819 J/mol H = G + T S = - 8819 + 29865.2 = 1.06110 J/mol5、20 , 101.3 kPa下, 水的表面张力为 72.810-3 N.m , 有一球形水滴的蒸气压为通常水面(平液面)蒸气压的1.02倍, 计算水滴的半径及水滴表面上受到的压力(水的密度按 1 g.cm 计). 解: 2M 272.810 1810 r = = = 54.3 nm RTln(p /p ) 110 8.314

28、293ln1.02 p = p p = p (2/r) = 101.3272.810 /(54.310 )10 = 2.7810 kPa6、反应 A B是一级反应, 在25下反应进行 1小时后, A 反应掉 75 .计算:(1) 计算A的半衰期; (2) 2小时后 A 反应掉百分之几;(3) 若温度升高10，反应速率可提高一倍，此反应的活化能为多少？解: (1) k = (1/t)ln(A。/A) = (1/1)lnA0/(1-75%)A0 = 1.386 h t = 0.693/k = 0.693/1.386 = 0.5 h (2)ln(A0/A)=kt=1.38622.772A0/A=15.99 A=A0/15.99=0.0625A0 x%=(A)0-A)/A0=(-0.0625)10093.8 (3) lnk(35) / k(25)= Ea( T -T )/( RT T ) = Ea 10/(8.314298308) Ea=52.9kJ.mol-1 7（1）今有1 mol单原子理想气体，始态压力为1013 kPa，体积为224 dm3。经绝热向真空膨胀至体积为224 dm3。（2）又绝热可逆地将膨胀后的上述气体压缩为224 dm3。分别求（1），（2）两过程的Q，W，U，H和S。设CVm =。解：始态温度 （1）