大学化学作业答案修订版911资料.docx
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大学化学作业答案修订版911资料
第一章化学反应热
思考题与习题解答
1.说明下列符号的含义。
(T)(T)(T)
答:
:
等容反应热;(T):
温度T下,反应的摩尔焓变(数值等于等压反应热);(T):
温度T下某物质的标准摩尔生成焓;:
反应进度。
2.盖斯定律的使用条件,下列哪种说法正确?
(1)等压
(2)等容(3)等温、等容或等温、等压
(4)等温、不做有用功,等容或等压
答:
正确答案为(4)。
3.热力学标准态的含义?
为什么要确定热力学标准态?
答:
纯理想气体热力学标准态是指该气体处于标准压力[pΘ(100kPa)]下的状
态。
混合理想气体中任一组分的标准态是指该组分气体的分压为pΘ时的状态。
纯液态(或纯固态)物质的标准态是指压力为pΘ下的纯液体(或纯固体)的状态。
溶液的标准态选1mol·L–1。
因为化学反应中的能量以及状态函数改变是受许多条件(如温度、压力、浓度、聚集状态等)的影响,为了比较方便,国际上规定了物质的热力学标准态。
4.简述照明弹中的铝、镁、硝酸钠和硝酸钡等物质各起什么作用?
答:
金属铝、镁在燃烧时,可以放出大量热(=–601.7kJ·mol–1,=–1675.69kJ•mol–1)产生千度以上的高温,而反应放出的热量能使硝酸盐分解产生O2,又加速镁、铝的燃烧反应,使照明弹更加绚丽夺目。
在其中铝和镁作为还原剂;氧气、硝酸钠和硝酸钡等作氧化剂。
5.通过计算说明,氧-乙炔焰为什么可以用于金属焊接和切割?
答:
(5/2)O2+C2H2=2CO2+H2O(g)
/(kJ•mol–1)0226.7–393.5–241.8
rH=fH(生成物)-(反应物)
△rH=2×(–393.5)+(–241.82)–226.7–0=–1255.5kJ·mol–1
因反应放出大量热,可以熔化金属,所以可用于焊接或切割金属。
6.通过计算说明,为什么称硼的氢化物(硼烷),硅的氢化物(硅烷)是高能燃料[已知B2H6(g)的=36.56kJ·mol–1,B2O3(s)的=–1132.55kJ·mol–1;SiH4(g)的=34.31kJ·mol–1,SiO2(s)的=–910.7kJ·mol–1]。
解:
B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(g)
/(kJ·mol–1)36.560–1132.55–241.82
△rH=–1132.55+3×(–241.82)–36.56–0=–1894.57kJ·mol–1
SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(g)
/(kJ·mol–1)34.310–910.7–241.82
△rH=–910.7+2×(–241.82)–34.31–0=–1427.25kJ·mol–1
上述两个反应都放出大量热,因此B2H6(g)和SiH4(g)可以作为高能燃料。
7.已知下列反应的化学反应热
C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔrHm
(1)=–393.5kJ·mol–1
H2(g)+(1/2)O2(g)=H2O(l)ΔrHm
(2)=–285.8kJ·mol–1
C2H6(g)+(7/2)O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔrHm(3)=–1559.8kJ·mol–1
不用查表,计算由石墨和氢气化合生成1molC2H6(g)反应的ΔrHm。
解:
根据Hess定律ΔrHm(C2H6)=2ΔrHm
(1)+3ΔrHm
(2)–ΔrHm(3)
所以ΔrHm(C2H6)=2×(–393.5)+3×(–285.8)–(–1559.8)=–84.6kJ·mol–1
8.在用硝石制硝酸时,下列反应同时发生
(1)KNO3(s)+H2SO4(l)=KHSO4(s)+HNO3(g)
(2)2KNO3(s)+H2SO4(l)=K2SO4(s)+2HNO3(g)
制得的硝酸中80%是由反应
(1)产生的,20%是由反应
(2)产生的。
问在25℃制取1kgHNO3(g)时将放出多少热量?
已知KNO3、H2SO4、KHSO4、HNO3(g)、K2SO4的标准生成焓依次为–494.63、813.99、–1160.6、135.6、–1437.79(kJ·mol–1)。
解:
KNO3(s)+H2SO4(l)=KHSO4(s)+HNO3(g)方程
(1)
/(kJ•mol–1)–469.63813.99–1160.6135.6
rH=fH(生成物)-(反应物)
△rH
(1)=(–1160.6+135.6)–(–494.63+813.99)=–1344.36kJ·mol–1
2KNO3(s)+H2SO4(l)=K2SO4(s)+2HNO3(g)方程
(2)
/(kJ•mol–1)–469.63813.99–1437.79135.6
△rH
(2)=[–1437.79)+2×(135.6)]–[2×(–469.63)+813.99]=–1041.32kJ·mol–1
HNO3的相对分子量为63,1kgHNO3的物质的量n==15.9(mol)
制取1kgHNO3(g)时的反应热为
9.甘油三油酸脂是一种典型的脂肪,当它在人体内代谢时发生下列反应
C57H104O6(s)+80O2(g)=57CO2(g)+52H2O(l)
该反应的=–3.35×104kJ·mol–1,问如以当代男大学生平均每人每日耗能10125.3kJ,且以完全消耗这种脂肪来计算,每天需消耗多少脂肪?
解:
每天消耗脂肪物质的量
该脂肪相对分子量为884;每天消耗脂肪的质量为0.30×884=267.0(g)
10.葡萄糖(C6H12O6)完全燃烧反应的方程式为
C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)
该反应的=–2820kJ·mol–1,当葡萄糖在人体内氧化时,上述反应热的约40%可用于肌肉活动的能量。
试计算一匙葡萄糖(以3.8g计)在人体内氧化时,可获得的肌肉活动能量。
解:
葡萄糖相对分子量为180;一匙葡萄糖(3.8g)的物质的量为3.8/180=0.021(mol)一匙葡萄糖被氧化放出的热量为
0.021=0.021×2820=59.2kJ
可获得的肌肉活动能量59.2×40%=23.7kJ
11.辛烷是汽油的主要成分,根据附录的有关数据计算下列两个反应的热效应,并从计算结果比较可以得到什么结论(已知:
(C8H18,l)=–218.97kJ·mol–1)?
(1)完全燃烧C8H18(l)+O2(g)→CO2(g)+H2O(l)
(2)不完全燃烧C8H18(l)+O2(g)→C(s)+H2O(l)
解:
据附录查得下列物质C8H18(l),O2(g),CO2(g),C(s),H2O(l)的标准生成焓变
分别为218.97kJ.mol–1,0,–393.5kJ.mol–1,0,–285.83kJ.mol–1
rH=fH(生成物)-fH((反应物)
C8H18(l)+(25/2)O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)
/(kJ•mol–1)–218.970–393.5–285.83
△rH
(1)=8(–393.5)+9(-285.83)–0–(–218.97)=–5501.5kJ·mol–1
C8H18(l)+(9/2)O2(g)=16C(s)+9H2O(g)
/(kJ•mol–1)–218.9700–285.83
△rH
(2)=0+9(–285.83)–0–(–218.97)=-2353.5kJ.·mol–1
△rH
(1)>>△rH
(2),
结论:
完全燃烧放热量大。
第二章化学反应进行的方向和限度
思考题与习题解答
1.下列说法是否正确?
如不正确,请说明原因。
(1)因为=ΔH,而ΔH与变化途径无关,,H是状态函数,所以也是
状态函数。
答:
错,H是状态函数,但是焓变(ΔH)不是状态函数。
=ΔH只是数值关系。
热量、功以及状态函数的变量“Δ”都不是状态函数。
(2)单质的标准生成焓()和标准生成吉布斯函数变()都为零,
因此其标准熵())也为零。
答:
错,因H和G的绝对值还无法得到,因此采用相对值,根据定义,最
稳定单质的和都为零,而S有绝对值,除完美晶体在0K时的熵等
于0外,其它条件下的熵(包括标准熵)皆不为零。
但离子的熵也是相对值,
是以氢离子为相对标准(H+的=0)。
(3)对于纯固、液、气态物质而言,100kPa、298K是其标准态。
答:
对。
虽然热力学标准态不指定温度,但是任何温度都有其对应的标准态。
(4)H、S、G都与温度有关,但ΔH,ΔS,ΔG都与温度关系不大。
答:
错,一般认为反应的ΔH,ΔS与温度关系不大,但ΔG=ΔH–TΔS,所以ΔG与温度关系较大。
(5)等温等压条件下,用就可以判断任何一个化学反应的方向。
答:
错,等温等压条件下用(>0或<0)判断反应方向,而不是用。
(6)化学反应进度可以度量化学反应进行的程度,所谓1mol反应是指各物质按化学反应方程式的计量关系进行的完全反应。
答:
对
(7)与KC、KP在数值上是相等的,但量纲不一定相同,
答:
(有关数值)KC与的数值相等;当时,与的数值也
相等。
(有关量纲)没有量纲;当时,KC与KP也都没有量纲;
但是时,KC与KP有量纲;
例如合成氨反应
设平衡时p(NH3)=247kPa;p(N2)=1kPa;p(H2)=10kPa。
Kp===6.1×10-5(kPa)-2
假如单位用atm,Kp=6.1×105atm2;或用mmHg,Kp=1.06mmHg2。
Kθ=
=
可以看出时,Kp有量纲,且数值与KΘ不等。
(8)>0,反应不能自发进行,但其平衡常数并不等于零。
答:
>0,只能说明在标准态下,过程不能自发进行。
在非标准态下,
而且||又不是很大时,不能用于判断反应方向。
可逆反应平衡常数都不应为零。
2.选择题(将正确答案的标号填入空格内)
(1)下列物理量属于状态函数的是。
①T②p③V④W⑤H⑥ΔH⑦S⑧G
:
答:
正确答案为①②③⑤⑦⑧。
(2)生产水煤气的反应为C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
该反应的=131.3kJ·mol–1,则该反应是(∵系统ΔH>0,ΔS>0)。
①低温下正向不自发,高温下正向自发;②低温下正向自发,高温下正向不自发;③任何温度下正向都自发;④任何温度下正向都不自发
答:
正确答案为①。
3.不用查表,将下列物质按标准熵值由大到小的顺序排列。
(1)Si(s)
(2)Br(l)(3)Br(g)
答:
(3)>
(2)>
(1)
4.给出下列过程的,,的正负号(或零)
(1)电解水生成H2和O2;
(2)H2O(g)273KH2O(l);
(3)H2O(l)268KH2O(s)
答:
各变化量的符号如下表所示
(1)
+
+
+
(2)
–
–
–
(3)
–
–
–
5.SiC是耐高
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