北师大《无机化学》第四版习题答案5学习资料.docx

1、北师大无机化学第四版习题答案5学习资料北师大无机化学第四版习题答案5第五章 化学热力学基础5-1 从手册中查出常用试剂浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、浓氨水的密度和质量分数计算它们的（体积）物质的量浓度和质量摩尔浓度。解：经查阅: p(HCl)=1.19g/ml w(HCl)=37.23%p(H2SO4)=1.83g/ml w(H2SO4)=98%p(HNO3)=1.42g/ml w(HNO3)=69.80%p(NH3.H2O)=0.9g/ml w(NH3.H2O)=26%由公式 c=pw/M可得：c(HCl)=12 molL1 c(H2SO4)=18.3molL1c(HNO3)=15.7 molL1

2、 c (NH3.H2O)=13.8 molL1设1水中含溶质n mol,则由w=m/(m+1000)（m为溶质质量）可得：m (HCl)=16.2 mol/m(H2SO4)=500 mol/m(HNO3)=36.69 mol/m (NH3.H2O)= 20.67 mol/5-2 从手册查出常温下的饱和水蒸气压，计算当时相对湿度为40%时，水蒸气压多大。解：在298K下，P（饱和水蒸气压）=3.167Kpa，P（不饱和）/P（饱和）=40%，则P（不饱和）/P（饱和）=40%P（饱和）=0.43.167=1.2668 Kpa答：水蒸气压为1.2668 Kpa.5-3化学实验中经常用蒸馏水冲洗已用

3、自来水洗净的烧杯。设洗净烧杯内残留“水”为1mL,试计算，用30mL蒸馏水洗1次和2次，烧杯中残留的“自来水的浓度”分别多大？解：再用自来水洗之后，烧杯中自来水为1ml之后，加入30ml蒸馏水，一共为31ml水，自来水占1/31，倒掉后又倒1ml，故自来水浓度为1/31。若第一次加入的蒸馏水倒掉之后，1ml中含1/31ml的自来水；再加入30ml蒸馏水，一共为31ml水，自来水占1/312=1/963所以倒掉后自来水占1/312=1/9635-4 计算15,97kPa下15g氯气的体积。5-5 20，97kPa下0.842g某气体的体积为0.400L，求气体的摩尔质量。解：由理想气体状态方程：

4、pv=nRT，n=m /M，得pv=m/MRTM=mpT/pv=0.8428.314293/971030.4=52.8 g/mol该气体的摩尔质量为：52.8 g/mol。5-6 测得2.96g氯化在407的1L容积的真空系统里完全蒸发到的压力为60kPa，求氯化汞蒸气的摩尔质量和化学式。解：(1)设氯化汞蒸汽的摩尔质量为M，则由n=m /M ,pv=nRT得 M=mRT/pv =2.968.314680/60=278.9 g/mol(2)设氯化汞的化学式为HgCln ,则200.6+35.5n=278.9解得 n=2答：氯化汞的摩尔质量是278.9g/mol,化学式是HgCl25-7 在10

5、00和97kPa下测得硫蒸气的密度为0.5977gL-1,求蒸气的摩尔质量和化学式。解：（1）设硫蒸气的体积为1L，则由pv=nRT得M=mRT/pv =0.59778.3141273/971 = 65g/mol(2)设硫蒸气的化学式为Sn，则32n=65 解得 n=2所以硫蒸气的摩尔质量是 65g/mol化学式是S2.5-8 在25时将相同压力的5.0L氮气和15L氧气压缩到一个10.0L的真空容器中，测得混合气体的总压为150kPa，（1）求两种气体的初始压力；（2）求混合气体中氮和氧的分压；（3）将温度上升到210，容器的总压。解：方法1：1）假设压缩两种气体的总压力为P, 分压为P1、

6、P2 ，则由玻意耳定律得:P1V1=P2V2P= P2V2/ V1=75 kPaP1=755/(5+15)=18.75kPaP2=75 15(5+15)=56025kPa（ 2）假设混合气体的分压分别为P3、P4,则有:P3=1505/(5+15)=18.75 kPaP4=15015(5+15)=112.5 kPa（3）假设210时，容器的总压为P5，则由盖吕莎克定律得：P/T=P5/T5P5=P T5/T=243kPa方法2：（1）两种气体的初始压力为p ，则由p1v1=p1v1 得p(VN2+VO2)=p混V混则p=p混v混/(vN2+vO2)=15010/(5+15)=75 Kp（2）同

7、温同压下,n(N2):n(O2)=V(N2):V(O2)=1:3P(O2)=PX(O2)=1/4150kPa=37.5kPaP(N2)=PX(N2)=3/4150kPa=122.5kPa(3) P2V2=nRT2 PV=nRT 两式相比,得P2/P=T2/T150kPa/P=298K/483K P=243kPa5-9 在25，1.47MPa下把氨气通入容积为1.00刚性壁密闭容器中，在350下用催化剂使部分氨分解为氮气和氢气，测得总压为5MPa，求氨的解离度和各组分的摩尔分数和分压。解:P1V1=n（NH3）RT1 n（NH3）=0.5933molP2V2=n（混）RT n（混）=0.9653

8、mol设有2x mol的NH3在1123K下分解,则有x molN2和3x molH2生成,则 nNH3-2x+x+3x=n总x=0.186molX(NH3)=(nNH3-2x)/n总=0.229molX(N2)=X/n总=0.193molX(H2)=3x/n总=0.578molP(NH3)=PX(NH3)=1.146MPaP(N2)=PX(N2)=1.965MPaP(H2)=PX(H2)=2.89MPaNH3的解离度=(n(NH3)-2x)/n(NH3)=0.627。5-10 某乙烯和足量的氢气的混合气体的总压为6930Pa，在铂催化剂催化下发生如下反应：C2H4(g)+H2(g)C2H6(

9、g) 反应结束时温度降至原温度后测得总压为4530 Pa。求原混合气体中乙烯的摩尔分数。解：由等温变化得：P1V1/n1=P2V2/n2原混合气体中乙烯的摩尔分数为Ni；设气体总体积为16930*1/n=4530*1/（1-Ni）n得=0.346答：原混合气体中乙烯的摩尔分数为0.34511以下哪些关系式是正确的（p、V、n表示混合气体的总压、总体积和总物质的量）? 说明理由。pVB=nBRT pBV=nBRT pBVB=nRT pV=nRT答: PVB=nBRT 错误PBV=nBRT正确,它表示B物质的分压力PBVB=nRT 错误PV=nRT 正确,它就是气体的状态方程.5-12 以下系统内

10、各有几个相？（1）水溶性蛋白质的水溶液； （2）氢氧混合气体；（3）盐酸与铁块发生反应的系统； （4）超临界状态的水。解（1）一个相，因为溶液均匀分布的；（2）一个相，因为混合气体均匀分布的；（3）三个相，因为反映系统中有未反映的铁固体，生成H2气体以及溶液液体。（4） 一个相，因为超临界状态的水，既有水固体，又有水液体和水蒸汽。5-13 10 g水在373k和100kPa下气化，所做的功多大？解: 系统接受环境所给的功：W=PV=RTn=0.00831437310/18=1.723kJ514 反应CaC2(s)+2H2O(l)=Ca(OH)2(s)+C2H2(g)在298K下的标准摩尔热力学

11、能变化量为-128.0Kjmol1，求该反应的标准摩尔焓变。解 ：该反应是在恒温恒压条件下进行，反应的标准摩尔生成焓：rHm=U+PV =-128.0+0.008314298(1-0)= -125.5kJmol15-15 人类登月使用的阿波罗的第一级火箭使用了550吨煤油在2.5min内与氧发生燃烧反应产生巨大推力。以C12H26(l)为煤油的平均分子式的燃烧热为-7513KJmol-1，试计算这个燃烧反应的功率。解：设这个燃烧反应的功率为P，在2.5min内产生的热量为WkJ;则由：C6H12O6+18.5O2=12CO2+13H2O; H= 7513kJ/moL170g 7513kJ550

12、 1000 1000g WkJW=2.43 10 10kJP=W/t=1.62 10 8kW516 已知Al2O3(s)和MnO2(s)的标准摩尔生成焓为-1676 KJmol-1和-521 KJmol-1，计算1g铝与MnO2(s)足量反应（铝热法）产生的热量。解: n(Al)=1/27mol4Al+3MnO2 = 2Al2O3+3MnQp=H=(-1676+521)1/27=16.6kJ mol15-17 已知Cl-1(aq)的标准摩尔生成焓为167.5 kJ mol1，计算1molHCl(g)溶于足量的水释放多少热？注计算得到的值为氯化氢的溶解热；HCl(g)的标准摩尔生成焓可从本书附表

13、中查获。假设水量的多少与程度无关（事实上是有关的，因此溶解热的数值通常设定为无限稀释。）解: 假设溶于定量的水释放的热量为H，则有： HCl(g)=H(aq)+Claq因规定fHmO(H(aq)=0 H(Cl)= 167.5kJ/mol又可查表得：H(HCl) = 92.307kJ/molrHmO=fHmO(H(aq)+ fHmO(Claq) fHmO(HCl(g)=0+（167.5）（92.307）= 75.2 kJmol1所以1 mol HCl(g)溶于足量水的释放热为75.2 kJmol15-18： 用标准摩尔生成焓的数据计算SiF4(g)与足量H2O(l)的反应生成SiO2(s)和HF

14、(g)的摩尔反应焓。解 :反应方程式为：SiF4(g)+ 2H2O(l) =SiO2(s)+4HF(g)rHmO=rHmO (SiO2)+4rHmO (HF) rHmO (SiF4) 2rHmO (H2O)=(910.94 kJmol-1)+4*(271.1 kJmol1) 2*(285.830 kJmol-1) (1416.98 kJmol1)=191.3( kJmol1)所以为：SiF4(g)+ 2H2O(l) =SiO2(s)+4HF(g) rHmO =191.3( kJmol-1)5-19 利用本书附表与下列数据计算石灰岩以CaCO3(方解石)计被CO2 (g)溶解发育成喀斯特地形的如

15、下反应的标准摩尔反应焓：CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O(l) =Ca2+ (aq)+2HCO-3(aq)rHm /kJmol-1: Ca2+ (aq) 543.0 HCO-3(aq) 691.1解：CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O(l) =Ca2+ (aq)+2HCO-3(aq)rHm =rHm (Ca2+(aq)+2rHm (HCO-3(aq) rHm（CaCO3 (s) ）rHm (CO2 (g) rHm (H2O(l) )=(543.0 kJmol1)+2(691.1 kJmol1) 2(1260.92 kJmol1) ( 393.509 kJmol1) (285.830 kJmol1) = 38.941( kJmol