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工科无机化学习题答案
无机化学部分习题解答
第一章
1、热力学第一定律数学表达式适用于何种体系?
解:
封闭体系。
2、在什么情况下单质的ΔfHθm等于零。
解:
标准状态下最稳定的纯态单质的ΔfHθm等于零
3、某体系吸热2.15kJ。
同时环境对体系做功1.88kJ,此时体系内能改变量△U为多少?
解:
ΔU=Q+W=2.15kJ+1.88kJ=4.03kJ
4、已知HF(g)的标准生成热ΔfHθm=-542.2kJ·mol-1,求反应
H2(g)+F2(g)2HF(g)的ΔrHθm。
解:
ΔrHθm=2ΔfHθm=2×(-542.2kJ·mol-1)=-1084.4kJ·mol-1,
5、计算下列变化过程中,体系内能的变化值:
A、体系放出50kJ热,并对环境做了30kJ功。
B、体系吸收50kJ热,环境对体系做了30kJ功。
C、体系吸收30kJ热,并对环境做了50kJ功。
D、体系放出30kJ热,环境对体系做了50kJ功。
解:
依ΔU=Q+W知:
A、ΔU=-80kJB、ΔU=80kJC、ΔU=-20kJD、ΔU=20kJ
6某汽缸中有气体1.20L,从环境中吸收了800J热量后,在恒压(97.3kPa)下体积膨胀到1.50L,试计算体系热力学能的变化(ΔU)。
解:
ΔU=Q+W=Q+(-pΔV)=800J–97.3х103Paх(1.50-1.20)х10-3M3=770.81J
7、在恒温条件下,已知反应B→A的反应热为ΔrHθm(1,反应B→C的反应热为
ΔrHθm
(2),求:
反应A→C的反应热。
解:
反应
(2)–反应
(1)得:
A→C;ΔrHθm=ΔrHθm
(2)-ΔrHθm
(1)
8、下列各种说法是否正确:
(1)标准态是指在一个标准大气压下,温度为293.15K时的状态。
(2)在恒温下,由最稳定的单质间反应,生成单位物质的量的某物质的焓变,叫做物质的标准生成焓。
(3)体系的焓变等于恒压反应热。
(4)因为反应焓变的单位是kJ·mol-1,所以热化学方程式的系数不影响反应的焓变。
(5)由于碳酸钙分解是吸热的,所以它的标准摩尔生成焓为负值。
(6)最稳定的单质的焓值等于零
解:
(1)错;
(2)错;(3)对;(4)错;(5)错;(6)错
9、用热化学方程式表示下列内容:
在25℃及标准状态下,每氧化1NH3(g)时生成NO(g)和H2O(g),并放热226.2kJ。
解:
NH3(g)+5/4O2(g)=N2(g)+3/2H2(g);ΔrHθm(298.15K)=–226.2kJ•mol-1
10、已知298.15K时以下各反应的焓变值:
C(石墨)+O2(g)→CO2(l);ΔfHΘm
(1)=-393.5kJ·mol-1
H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g);ΔfHΘm
(2)=-285.83kJ·mol-1
C3H8(g)+5O2(g)→3CO2(g)+4H2O(l);ΔrHΘm(3)=-2220.07kJ·mol-1
计算反应3C(石墨)+4H2(g)→C3H8(g)的ΔrHΘm。
解:
反应
(1)х3+反应
(2)х4-反应(3),整理得:
3C(石墨)+4H2(g)→C3H8(g)
ΔrHΘm=3ΔfHΘm
(1)+4ΔfHΘm
(2)-ΔfHΘm(3)=-103.78kJ·mol-1
11、光合作用反应为:
6CO2(g)+6H2O(g)→C6H12O6(s)+6O2(g),已知:
ΔfHθm(CO2,g)=-393.51kJ·mol·L-1,ΔfHθm(H2O,g)=-393.51kJ·mol·L-1,求葡萄糖(C6H12O6)的ΔfHθm(C6H12O6,s)=?
解:
6CO2(g)+6H2O(g)→C6H12O6(s)+6O2(g);ΔrHΘm
6ΔfHθm(CO2,g)6ΔfHθm(H2O,g)ΔfHθm(C6H12O6,s)0
ΔfHθm(C6H12O6,s)=ΔrHΘm+6ΔfHθm(CO2,g)+6ΔfHθm(H2O,g)
12、容器内装有温度为37℃、压力为1.00×106Pa的氧气100g,由于漏气,经过若干时间后,压力降为原来的一半,温度降为27℃。
计算:
(1)容积体积为多少?
(2)漏出氧气多少克?
解:
已知T1=310K;T2=300K;p1=1.00×106Pa;p2=0.50×106Pa;m1=100g;
(1)V=nRT1/p1=8×10-3M3=8L
(2)m2=Vp2M/(RT1)=51.3g
m=100g-51.3g=48.7g
13、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
(2)体系做功(3)终态温度(4)热力学能变化(5)焓变
解:
(1)V=nRT1/p=2.00×8.314×350/(152×103)=38.3×103M3=38.3L
(2)W=-pΔV=-[152×103×(35-38.3)×10-3]=501.6J
(3)T2=V2p/nR=152×103×35×10-3/(2×8.314)=320K
(4)ΔU=Q+W=(-1260J)+501.6J=-578.4J
(5)ΔH=Q=-1260J
14、铝热法反应如下:
8Al(s)+3Fe3O4(s)→4Al2O3(s)+9Fe(s)
(1)利用ΔfHθm数据计算恒压反应热;
(2)在此反应中若用去267.0g铝,问能释放多少热量?
解:
(1)查表知:
8Al(s)+3Fe3O4(s)→4Al2O3(s)+9Fe(s)
ΔfHθm(kJ·mol·L-1)0-1118.4-1675.70
Qp=ΔrHθm=[4×(-1675.7)-3×(-1118.4)]kJ·mol·L-1=-3347.6kJ·mol·L-1
(2)Q=(Qp/n)×m/M={(-3347.6/8)×(267/27)}kJ·mol·L-1
=-4138kJ·mol·L-1
15、已知下列热化学方程式:
C(石墨)+O2(g)→CO2(g);QP=-393.5kJ·mol-1
H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l);QP=-285.8kJ·mol-1
C2H6(g)+7/2O2(g)→2CO2(g)+3H2O(l);QP=-1559.9kJ·mol-1
不用查表,计算由石墨和氢气化合生成1mol的C2H6(g)的恒压反应热。
解;反应
(1)х2+反应
(2)х3-反应(3),整理得:
2C(石墨)+3H2(g)→C2H6(g)
QP=2QP
(1)+3QP
(2)-2QP(3)={2х(-393.5)+3х(-285.8)-(-1559.9))kJ·mol-1
=-84.61kJ·mol-1
第二章
1、D
2、不一定,因为使用△rGθ作为某一反应方向的判据时,只能判断该反应在某温度、压力下反应的可能性,并不能说明其他温度、压力条件下反应的可能性。
3、不是,若对反应体系作非体积功,则反应可进行。
4、不一定,若T<
则反应可自发进行。
5、不一定改变,若温度不变化,则平衡常数不变;一定,平衡常数变化,则温度一定发生变化,温度变化,则平衡发生移动。
6、A、不变;B、增大;C、增大;D、减少;E、不变。
7、分子间碰撞次数增多,且有更多的分子获得能量转变为活化分子。
8、因为催化剂等值地降低同一可逆反应的正、逆反应的活化能。
9、解:
△rH
=
νi
(生成物)+
νi
(反应物)
=-393.51kJ·mol-1+(-548.10kJ·mol-1)+(-1)(1216.29kJ·mol-1)
=274.68kJ·mol-1
△rS
=
νiS
(生成物)+
νiS
(反应物)
=213.64J·k-1·mol-1+72.09J·k-1·mol-1+(-1)×112.13J·k-1·mol-1
=173.6J·k-1·mol-1
=△rH
-T△rS
=274.68kJ·mol-1-298×173.6J·k-1·mol-1=222.95kJ·mol-1
若要该反应自发进行则需
<0,根据
≈△rH
-T△rS
可知,
当T>
=274.68kJ·mol-1/173.6J·k-1·mol-1=1582.3K时,该反应可自发进行。
故反应可自发进行的最低温度为T=1582.3K。
10、解:
298K时反应的标准焓变化:
ΔrHθ=ΔfHθ(CO2,g)+ΔfHθ(MgO,s)—ΔfHθ(MgCO3,s)
=-393+(-601.7)-(-1096)
=101.3kJ·mol-1
反应的标准吉布斯自由能变化为:
ΔrGθ=ΔfGθ(CO2,g)+ΔfGθ(MgO,s)—ΔfGθ(MgCO3,s)
=-394+(-569.4)-(-1012)
=48.6kJ·mol-I
反应的标准熵变化为:
ΔrSθ=Sθ(CO2,g)+Sθ(MgO,s)-Sθ(MgCO3,s)
=214+26.0—65.7=174.3J·mol-1·K-1
11、解:
ΔrGmθ=ΔrHmθ-TΔrSmθ=8.4-298×96×10-3=-20.2kJ·mol-1<0
此溶解过程可以在298K时自发进行。
又ΔrHmθ>0,而ΔrSmθ>0,当温度升高时ΔrGmθ减小,即溶解过程随温度升高趋势增大。
12、解:
(1)ΔrGmθ=2ΔfGmθ(SO2,g)—2ΔfGmθ(SO3,g)
=(-300)×2-(-371.1)×2
=142.2kJ·mol-1
(2)ΔrGmθ>0,这反应在298K和105Pa下非自发。
(3)ΔrGm
=-142.2kJ·mol-1
(4)ΔrGθ=142.2kJ·mol-1/(80×2)=0.889kJ
答:
1.00gSO3(g)分解过程的ΔrGθ为0.889kJ.
13、解:
NH4Cl(s)
NH3(g)+HCl(g)
ΔrGmθ=ΔfGmθ(NH3,g)+ΔfGmθ(HCl,g)-ΔfGmθ(NH4Cl,s)
=-16.5+(-95.4)-(-203)
=91.1kJ·mol-1
ΔrGmθ>0该反应在常温下非自发进行。
298K时反应的标准焓变化和熵变化分别为:
ΔrHmθ=ΔfHmθ(NH3,g)+ΔfHmθ(HCl,g)—ΔfHmθ(NH4Cl,s)
=-46.11+(-92.5)一(-315)
=176.4kJ·mol-1
ΔrSmθ=Smθ(NH4,g)+Smθ(HCl,g)—Smθ(NH4Cl,s)
=192.3+186.6—94.6=284.3kJ·mol-1
当ΔrGθ<0时,即
时,反应才能自发进行。
故NH4Cl的分解温度为:
答:
:
H4CI(s)的分解温度为620.5K
14、解:
298K时反应的标准吉布斯自由能变化为:
在常温下不能自发进行。
298K时反应的标准焓变和标准'熵变分别为:
反应自发进行的温度为
:
(2)298K反应的标准吉布斯自由能变为:
ΔrGθ=3ΔfGθ(H2O,g)-ΔfGθ(Fe2O3,s)
=3×(-228)-(-742.2)=58.2kJ·mol-1
在常温下,此反应也不能自发进行。
298K时反应的标准焓变和标准熵变分别为:
ΔrHθ=3ΔfHθ(H2O,g)-ΔfHθ(Fe2O3,s)
=3×(-242)-(-824)=98kJ·mol-1
ΔrSθ=2Sθ(Fe,s)+3Sθ(H2O,g)-Sθ(Fe2O3,s)+3Sθ(H2,g)
=2×27.3+3×189-87.4-3×130=144.2J·mol-1·K-1
反应自发进行的温度为:
答:
第二个反应自发进行的温度较低。
15、
(1)
(2)
(3)
16、解:
H2(g)十CO2===H2O(g)十CO(g)
平衡浓度0.440.440.560.56
由反应方程式可知,生成0.56molH2O和CO,消耗O.56molH2和0.56mol的CO2,因此H2和CO2的起始浓度为:
0.44十0.56=1.0mol·L-1
答:
平衡常数为1.6,H2和CO2的起始浓度均为1.0mol·L-1。
17、解:
(1)设达到新平衡时CO2的分压为xkPa,因8529.5-6381.9=2147.6,故:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
平衡1:
6381.92137.48529.53201.1
除去部分CO2后。
平衡2:
x2137.4+2147.66381.93201.1-2147.6
平衡1:
平衡2:
x=784.5kPa
(2)新平衡并没改变温度,所以Kp、Kc没变。
Kp=Kc=2.00
(3)设体积减少到3L时CO2的分压为y。
由P1V1=P2V2得:
784.5×6.0=y×3.0
y=1569.0kP
答:
达到新平衡时CO2的分压为784.5kPa,新平衡的Kp=Kc=2.00。
当体积减少到3L时,CO2的分压为1569kPa。
18、解:
(1)FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)
始0.05mol·L-10.01mol·L-1
终0.05-x0.01+x
x=0.0233mol·L-1
故CO的平衡浓度为C(CO)=0.05-0.0233=0.0267mol·L-1
CO2的平衡浓度为C(CO2)=0.01+0.0233=0.0333mol·L-1
(2)α(CO)=(0.0233/0.05)×100%=46.6%
(3)对平衡没有影响
19、
(1)解:
根据
可知ΔrHmθ=28.3kJ·mol-1
(2)ΔrGmθ=-RTlnKθ
=-8.314×713ln49
=23.1kJ·mol-1
(3)
ΔrGm=ΔrGmθ+RTlnJ
=23.1kJ·mol-1+8.314×713ln250=55.83kJ·mol-1
20、由已知
(1)+
(2)=(3)
故ΔrGmθ
(1)+ΔrGmθ
(2)=ΔrGmθ(3)
即-RTlnKθ
(1)-RTlnKθ
(2)=-RTlnKθ(3)
即-RTln{Kθ
(1)Kθ
(2)}=-RTlnKθ(3)
所以Kθ(3)=Kθ
(1)Kθ
(2)=AB
21、解:
锌氧化反应的方程式为:
反应的吉布斯自由能变为:
ΔrG=ΔrGθ+RTlnJ
=-293.0kJ·mol-1
ΔrG<0,在真空度为1.3×10-4Pa空气氛的安瓿中,Zn能被氧化为ZnO
答:
锌能被氧化。
22、解:
MgCO3分解反应的化学反应式:
MgCO3(s)=MgO(s)十CO2(g)
298K时反应的标准吉布斯自由能变为:
ΔrGθ=ΔfGθΔr(MgO,s)+ΔfGθ(CO2,g)-ΔfGθ(MgCO3,s)
=-601.7-393.5-(-1096)=100.8kJ·mol-1
298K时反应的吉布斯自由能变为:
ΔrG=ΔrGθ+RTlnJa=ΔrGθ+RTln(Pco2/pθ)
=80.82kJ·mol-1
ΔrG>0,MgCO3分解反应室温下在空气中不能自发进行。
答:
菱镁矿在大气中能稳定存在。
23、解:
醋酸的电离方程式为:
CH3COOH(aq)
H+(aq)十CH3COO-(aq)
电离反应的标准吉布斯自由能变为:
ΔrGθ=ΔfGθ(CH3COO-,aq)-ΔfGθ(CH3COOH,aq)
=-369.4-(396.6)=27.2kJ·mol-124
醋酸的电离平衡常数为:
:
Ka=1.7×10-5
24、解:
(1)
(2)和(3)略
25、答:
(1)速率是原来速率的4倍。
(2)正催化剂加快反应速率,负催化剂减慢反应速率。
(3)减慢反应速率。
(4)速率是原来速率的1/8。
(5)速率不受影响。
26、解:
设温度为T时,速率常数k的值是400K时速率常数的2倍。
T=408K
27、H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)
∵△rHm=Ea-E'a∴E'a=Ea-△rHm=113-(-92.3)=205.3kg﹒mol-1
(陈建芳)
第三章
10.3.2×10-75×10-35×10-43.2×10-5
11.0.55;0.05;7;13.65
12.8.8×10-4
13.
(1)5.6;
(2)2.57;(3)1.69;(4)8.34;(5)12.94;(6)10.75
14.HS-:
1.10×10-7;S2-:
1.43×10-19
15.HC2O4-:
0.03;C2O42-:
1.48×10-5
16.c(H+)=c(Ac-)=1.34×10-3;c(CN-)=2.77×10-7
17.c(CN-)=c(H+)=1.85×10-5;c(HCN)=0.55
18.
(1)5.74×10-17;
(2)3×1015
19.0.25%
20.c(H2PO4-)=c(H+)=4×10-3;c(HPO42-)=6.3×10-8;
c(PO43-)=7.56×10-18
21.4.6×10-9
22.36g
23.Na2CO3:
21.2gNaHCO3:
8.8g
24.
(1)HCOOH
(2)HCOOH:
250ml,NaOH:
25.64g,稀释至1L
(2)7.64(3)6.96
26.
(1)10.33
(2)8.34(3)6.82(4)3.9
27.
(1)0.01mol.L-1KCN:
545ml;0.01mol.L-1HCl:
455ml
(2)不变(3)不变(4)1.7
28.14ml
第四章
2.46g
3.1.75×10-4mol.L-1
4.3.1×10-7
5.
7.
∴生成CuS沉淀.
8.
不生成沉淀时必:
所需氯化铵:
9.生成AgCl沉淀1.0×10-3,余[Cl-]=2.0×10-3,溶液中:
10.
设CdS沉淀完全,则溶液中[H+]=0.2+0.2=0.4(mol.L-1)
11.
(1)
故MgF2先沉淀出来
(2)
12.不生成Zn(OH)2沉淀必须:
使Fe3+沉淀完全必须:
须控制的pH在2.82~6.8范围.
13.
(1)
(2)
x-0.i0.1
第五章
1.
(1)-2;0;+2;+2;+4;+2.5;+3
(2)配平:
①H2O2+2I-+2H+=I2+2H2O
②KClO3+6FeSO4+3H2SO4=KCl+3Fe2(SO)3+3H2O
③ClO3-+6H++6Fe2+=Cl-+6Fe3++3H2O
④3Cu+2NO3-+8H+=3Cu2++2NO+4H2O
(3)①:
(-)Pt,I2(s)I-Br-Br2(g),Pt(+)
②(-)Pt,Fe3+,Fe2+MnO4-,Mn2+Pt(+)
(4)①I2 ②FeCl2 (5) ①E<0,反应逆向自发 ②E<0,反应逆向自发 ③E>0,反应正向进行 3. (1)DBBDCAACB; (2)A;(3)A;(4)A;(5)A 4. (1)(-)CuCu2+(0.5)Ag+(0.05)Ag(+) E=0.45v (2)E=0.83 (3)c(Ag+)=0.04 (4)K=3.1,反应逆向进行 (5)pH=4.56,α=2.75×10-5 (6)K=6.9×10-3 (7)c(Ag+)=5.5×10-9 (8)1.77v;0.96v 第六章 2. 10. (1)√; (2)×,l=1或0; (3)×,m=0或+1,-1(4)×,l=1或0; 11. (1)n=3,l=2,m=0,mS=+1/2或-1/2 (2)l=2或1; (3)mS=+1/2或-1/2 (4)l=1或0; (5)l=0,m=0,mS=+1/2或-1/2 12.Cr: 1S22S22P63S23P63d54S1; 14.25Mn: 1S22S22P63S23P63d54S2;四周期ⅦB族 49In: 1S22S22P63S23P63d104S24P64d105S25P1;五周期ⅢA族 79Au: 1S22S22P63S23P63d104S24P64d104f145S25P65d106S1,六周期ⅠB族 86Rn: 1S22S22P63S23P63d104S24P64d104f145S25P65d106S26P6,六周期0族。 15 (1)4S1,第四周期ⅠA族,S区,+1; (2)3S23P5,第三周期ⅦA族,P区,+7; (3)3d24S2,第四周期ⅣA族;d区,+4 (4)3d5,第四周期ⅥB或ⅦB族,d区,+6,+7; (5)5d106S2,六周期ⅡB族,ds区,+2。 16. 周期 族 价电子构型 3 ⅡA 3S2 4 ⅣB 3d24S2 5 ⅢB 4d15S2 6 ⅥA 6S26P4 18. (1)A: 3S23P64S1, B: 3S23P64S2,金属元素 C: 3S23P63d104S2, D: 3S23P63d104S24P5,: 非金属元素 (2)K+,Br-, (3)A: 碱性最强 (4)CaBr 19. (1)第8能级组应包括:
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 工科 无机化学 习题 答案