天津大学无机化学第一章思考题.docx
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天津大学无机化学第一章思考题
第一章 思考题
1.一气柜如下图所示:
A
N2(2L)
CO2(1L)
假设隔板(A)两侧N2和CO2的T,P相同。
试问:
(1)隔板两边气体的质量是否相等?
浓度是否相等?
物质的量不等而浓度相等
(2)抽掉隔板(假设不影响气体的体积和气柜的密闭性)后,气柜内的T和P会改变?
N2、CO2物质的量和浓度是否会改变?
T和P会不变,N2、CO2物质的量不变而浓度会改变
2.标准状况与标准态有何不同?
标准状况指气体在27.315K和101325Pa下的理想气体,标准态是在标准压力下(100kPa)的纯气体、纯液体或纯固体
3.化学反应方程式的系数与化学计量数有何不同?
对某一化学反应方程式来说,化学反应方程式的系数和化学计量数的绝对值相同,但化学反应方程式的系数为正值,而反应物的化学计量数为负值,生成物的化学计量数为正值
4.热力学能、热量、温度三者概念是否相同?
试说明之。
5.试用实例说明热和功都不是状态函数。
6.判断下列各说法是否正确:
(1)热的物体比冷的物体含有更多的热量。
×
(2)甲物体的温度比乙物体高,表明甲物体的热力学能比乙物体大。
×
(3)物体的温度越高,则所含热量越多。
×
(4)热是一种传递中的能量。
√
(5)同一体系:
(a)同一状态可能有多个热力学能值。
×
(b)不同状态可能有相同的热力学能值。
√
7.判断下列各过程中,那个ΔU最大:
(1)体系放出了60kJ热,并对环境做了40kJ功。
(2)体系吸收了60kJ热,环境对体系做了40kJ功。
√
(3)体系吸收了40kJ热,并对环境做了60kJ功。
(4)体系放出了40kJ热,环境对体系做了60kJ功。
根据ΔU=Q+W,
(1)ΔU=-60+(-40)=-100KJ
(2)ΔU=+60+40=+100KJ,(3)ΔU=+40+(-60)=-20KJ(4)ΔU=-40+60=+20KJ因此通过计算可以看出,
(2)过程的ΔU最大.
8.下列各说法是否正确:
(1)体系的焓等于恒压反应热。
×
(2)体系的焓等于体系的热量。
×
(3)体系的焓变等于恒压反应热。
√
(4)最稳定的单质焓等于零。
×
(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·mol-1
则A+B─→D的(
)3是()
(1)-10kJ·mol-1 (3)-5kJ·mol-1√
(2)-45kJ·mol-1 (4)25kJ·mol-1
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·mol-1
(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+5O2
4NO+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?
提示:
#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。
提示:
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;(答案:
3.79×104Pa)
(3)O2的物质的质量分数;(答案:
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;(答案:
95.43kPa)
(2)收集到的氢气的质量。
(答案:
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)
提示:
。
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
提示:
(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。
(答案:
)
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。
(提示:
)
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。
(提示:
(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·mol-1
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)
(提示:
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;(答案:
)
(2)在此反应中若用去267.0g铝,问能放出多少热量?
(答案:
)
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·mol-1)
(2)4NH3(g)+5O2(g)─→4NO(g)+6H2O(g)(答案:
-905.47kJ·mol-1)
(3)3NO2(g)+H2O(l)─→3HNO3(l)+NO(g)(答案:
-71.7kJ·mol-1)
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·mol-1)
#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·mol-1
试计算完全燃烧1.00m3这种天然气的恒压反应热。
(提示:
主要是摩尔体积的计算问题)
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