工程化学复习要点及习题解答童志平版本

工程化学基础 复习要点及习题解答 2 几个基本概念 系统 敞开系统 封闭系统 孤立系统状态函数 只与始态和终态有关广度性质与强度性质状态函数相 单相系统与多相系统的判断 3 第一章物质的聚集状态 分压定律 理想气体状态方程 分体积定律 4 习题解答 5 6 7 第二章化学反应热效应 内能 U Q WQ与W的符号热效应等容热效应 U Qv等压热效应 H Qp H U n g RT反应进度 nB B 8 盖斯定律 焓变的计算 标准摩尔生成焓 fHm C 石墨 298 15K 0kJ mol fHm H 298 15K 0kJ mol标准摩尔焓变 9 1 是非题 1 2 3 2 选择题 1 c 2 d3 填空题 1 mH2O 2 T 3 Cp4 1 U 150kJ 2 U 250kJ 3 U 450kJ 4 U 975kJ 习题解答 10 5 在373 15K和101 325kPa下 由1mol水汽化变成1mol水蒸气 此气化过程中体系吸热40 63kJ 求 1 体系膨胀对外作功w 液体水体积可忽略不计 2 此过程内能改变 解 W P V nRT 1 8 314 10 3 373 15 3 10kJ 或V1 V2 T1 T2 V2 W P V PV U Q W 40 63 3 10 37 53kJ 11 6 计算下列反应 或过程 的QP与QV之间的能量差值 方法 QP QV nRT 1 2 00molNH4HS的分解 NH4HS s NH3 g H2S g n 4mol 2 生成1 00mol的HClH2 g Cl2 g 2HCl g n 0mol 3 5 00molCO2 s 干冰 的升华CO2 s CO2 g n 5mol 4 沉淀出2 00molAgCl s n 0mol AgNO3 aq NaCl aq AgCl s NaNO3 aq 12 7 C6H12O6 Q180g mol 2820kJ mol3 8g HkJ mol H 59 53kJ可获得能量 59 53 30 17 86kJ 13 9 1 1366 51kJ mol 1 2 429 818kJ mol 1 10 1 153 89kJ mol 1 2 81 89kJ mol 1 14 第三章化学反应的基本原理 化学反应的方向 Gibbs判据 G0反应不能自发进行 反应方向的定性判断 G H T S影响熵值的因素 温度 聚集状态 结构与分子量化学反应方向的定性判断 15 rGm 的计算 298 15K 标准状态 标准状态 非常温 非标准状态 非常温 rGm 的定量计算 标准摩尔生成吉布斯函数值 fGm C 石墨 298 15K 0kJ mol fGm H 298 15K 0 转向温度 单位的一致 16 化学反应平衡 K 与 rGm 的关系 反应达到平衡时 rGm T 0Q K Q与K的关系与区别 单位的一致 rGm 与 rGm的关系与区别 17 化学平衡移动方向的判断 rGm T RTln Q K 浓度与压力改变 K 不变 若使Q增大 则平衡逆向移动温度 K 改变 吸热反应 T增大 平衡正向移动 勒夏特列原理 18 化学反应速率 反应速率的表示方法 反应速率方程 基元反应阿仑尼乌斯公式 反应速率理论 活化分子浓度 压力 温度 催化剂与反应平衡的移动 平衡常数K 及反应速率v 速率常数k 浓度 压力可能导致平衡移动并改变v 但不改变K和k 温度升高会导致平衡移动和v增加 同时使K改变和k 正 逆 增加 催化剂不改变K且平衡不移动 但使k v 正 逆 增加 19 1 是非题 1 2 3 4 5 6 2 选择题 1 c 2 b 3 b 4 c 习题解答 20 3 填空题 rHm 基本不变 rSm 基本不变 rGm 增大 K 减小 v 正 v 逆 都增大 2 21 4 1 549 41J mol k 2 222 78J mol k 3 141 598J mol k 5 1 28 62kJ mol 0逆向 2 62 52kJ mol 0逆向 6 rGm 298 15K 95 299kJ mol 0标准熵法 rHm 298 15K 92 307kJ mol rSm 298 15K 10 033J mol 1 K 1 rGm 95 298kJ mol 0正向自发进行 22 7 已知下列反应的 rHm 符号 不用查表 判断反应自发进行的方向 若有转向温度 则指明是高温还是低温反应自发进行 解 讨论 rGm rHm T rSm 0时的温度条件 1 C s CO2 g 2CO g rHm 0 rHm 0 rSm 0 T值越高越利于 rGm 0 高温自发 23 2 SO2 g 1 2O2 g SO3 g rHm 0 rHm 0 rSm 0 T值越低越利于 rGm 0 低温自发 3 C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O g rHm 0 rHm 0 rSm 0 T为任何值时都自发 24 8 lnK T rGm T RT 1 rGm 298K 117 11kJ molK 298K 3 04 10 21 2 rGm 298K 130 44kJ molK 298K 1 40 10 23 25 9 用标准熵法计算反应C 石墨 2H2 g CH4 g 在398 15K时的 rGm T 和平衡常数K 解 rHm 298 15k 74 85kJ mol rSm 298 15k 80 62J mol k rGm 398 15k rHm T rSm 74 85 398 15 80 62 10 3 42 75kJ mol lnK rGm 398 15k RT 42 75 103 8 314 398 15 12 915 K 4 06 105 26 10 查表计算反应C s H2O g CO g H2 g 在298 15k及398 15k时的K 值 解 rGm 298 15k 137 15 228 59 91 44kJ mol rGm 298 15k RTlnK K 298K 9 53 10 17 rHm 298 15k 131 30kJ mol 1 rSm 298 15k 133 674J mol 1 K 1 rGm 398 15k 78 078kJ mol 1K 398 15K 5 72 10 11 27 或 28 11 29 采用第 3 种方法 30 平衡常数随温度升高而增大 因而该反应为吸热反应 31 14 1 升温 减压 增加H2O g 分压 减少CO g H2 g 分压 2 升温 减小CO g H2 g 分压 催化剂 升温 K k 正 k 逆 减小CO g H2 g 分压 K 不变 k 正 不变 k 逆 不变 催化剂 K 不变 k 正 k 逆 32 33 34 第四章溶液与离子平衡 稀溶液的通性 拉乌尔定律 蒸气压下降沸点上升凝固点下降渗透压 Tbp kbp m Tfp kfp m 35 酸碱平衡 共轭酸碱对一元弱酸弱碱pH的计算 缓冲溶液缓冲溶液对酸碱的抵抗作用缓冲溶液pH计算缓冲溶液的配制外加酸碱后溶液pH 酸H 碱 36 配离子的解离平衡 配合物的命名配离子解离平衡的移动 溶剂影响不同稳定性配离子间的转变配离子与难溶电解质间的转变 37 难溶电解质的沉淀 溶解平衡 Ksp与s溶度积规则 判断是否有沉淀生成判断沉淀是否完全分布沉淀沉淀的转化沉淀的溶解 生成配合物 38 1 是非题 1 2 3 4 5 2 选择题 1 c 2 c 3 c 4 b 5 c3 填空题 1 无影响 2 减小 3 降低 4 降低 习题解答 39 4 1 a CO32 HCO3 b HS H2S c H2O H3O d HPO42 H2PO4 e NH3 NH4 f S2 HS 2 a H3PO4 H2PO4 b HAc Ac c HS S2 d HNO2 NO2 e HClO ClO f H2CO3 HCO3 40 HA KOH KA H2O反应前0 050 020反应后0 0300 02 41 7 Ag 2Py Ag Py 2 反应前0 110反应后01 0 20 1平衡后x0 8 x0 1 x 42 8 BaSO4 Ba2 SO42 水s0s0H2SO4s1s1 0 01 H2SO4适合 43 44 10 利用公式 K sp AgX c Ag c X 出现沉淀时Cl Br I 所需c Ag 顺次为1 77 10 10 5 35 10 12 8 51 10 15 I 先沉淀 Cl 最后沉淀 当Cl 沉淀时 溶液中c Br 和c I 分别为 c Br 5 35 10 13 1 77 10 10 3 10 3 10 5 不完全 c I 8 51 10 17 1 77 10 10 5 10 7 10 5 完全沉淀 45 11 在烧杯中盛放20 00cm30 100mol dm 3氨的水溶液 逐步加入0 1mol dm 3HCl溶液 试计算 1 当加入10cm3HCl后混合液的pH值 2 当加入20cm3HCl后混合液的pH值 3 当加入30cm3HCl后混合液的pH值 解 NH3 H NH4 1 平衡 0 1 20 10 300 0 1 10 30 2 平衡00 0 1 20 40 3 平衡0 0 1 30 20 50 0 1 20 50 46 解 1 形成缓冲体系 c NH4 0 1 10 30 0 033mol dm 3c NH3 20 0 1 0 1 10 30 0 033mol dm 3 Kb 1 77 10 5 pKb 4 75pH 14 4 75 lg 0 033 0 033 9 25 2 等摩尔反应生成NH4Cl c NH4 0 05mol dm 3Ka Kw Kb x2 0 05 x 解上式 x 5 314 10 6mol dm 3 pH lgc H 5 27 47 3 HCl过量 由于同离子效应 NH4 解离产生的H 很小 忽略不计 c H 0 1 30 0 1 20 50 0 02mol dm 3 pH lgc H 1 70 48 49 50 14 Ag NH3 2 Ag 2NH3平衡 0 1 1 1 1 xx 1 1 1 1 2x 51 52 17 AgBr 2S2O32 Ag S2O3 2 3 Br 平衡前200平衡后2 2 V1 V1 V 53 Ag S2O3 2 3 Ag 2S2O32 平衡前1 1 12700平衡后0 887y2y 54 第五章电化学与金属腐蚀 原电池的表示符号 电极反应 电池反应电极电势标准电极与参比电极能斯特方程电动势计算电动势与 rGm电极电势与氧化还原能力比较 原电池 G nFE 55 能斯特方程氧 还反应进行的方向氧 还反应进行的程度 电解池 电解池阴阳极的反应电解产物的判断判断依据影响电解产物的因素 当溶液中存在多种离子时 阴极 大的氧化态物质优先得e阳极 小的还原态物质优先失e 56 金属腐蚀及防护 57 1 是非题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 选择题 1 c 2 a 3 d 4 d 5 b 6 b 7 b 8 c 9 c 10 c 习题解答 58 3 1 Al Al3 c1 Ni2 c2 Ni 2 Pt Fe3 c1 Fe2 c2 Br c3 Br2 c4 Pt 3 Pt H2 p H c1 Ag c2 Ag 4 Pt Fe3 c1 Fe2 c2 MnO4 c3 Mn2 c4 H c5 Pt 59 4 a Fe Fe2 1mol dm 3 H 1mol dm 3 H2 1atm Pt Fe Fe2 2e H e 1 2H22H Fe H2 Fe2 b Pt H2 1atm H 1mol dm 3 Cr2O72 1mol dm 3 Cr3 1mol dm 3 H 1mol dm 3 Pt 1 2H2 H e Cr2O72 14H 6e 2Cr3 7H2OCr2O72 8H 3H2 2Cr3 7H2O 60 5 1 Pt H2 p1 H c1 H2O H c2 O2 p2 Pt H2 H e O2 4H 4e 2H2OO2 2H2 2H2O 2 Pt I2 s I c1 H c2 Mn2 c3 MnO2 s Pt 2I I2 2e MnO2 4H 2e Mn2 2H2OMnO2 4H 2I Mn2 2H2O I2 6 C7 D8 1 逆方向 2 正方向 3 逆方向 4 逆方向 61 62 11 用电对MnO4 Mn2 Cl2 Cl 组成原电池 1 写出原电池的电极反应和电池反应 2 计算298 15k时的反应平衡常数 3 当cH 5 0mol l 其它离子浓度均为1 0mol l PCl2 1atm时 该电池反应的 G K各为多少 解 1 Cl2 Cl 1 35827V MnO4 Mn2 1 507V负极 2Cl Cl2 2e正极 MnO4 8H 5e Mn2 4H2O2MnO4 16H 10Cl 2Mn2 8H2O 5Cl2 63 2 E MnO4 Mn2 Cl2 Cl 0 14873VlgK nE 0 05917 10 0 14873 0 05917 25 136 K 1 37 1025 3 64 E 1 573 1 35827 0 21493V G nFE 10 96485 0 21493 10 3 207 375kJ molK不变K K 1 37 1025 12 Br2 Br Fe3 Fe2 I2 I 65 13 将锡和铅的金属片分别插入含有该金属离子的盐溶液中并组成原电池 1 CSn2 0 010mol dm 3CPb2 1 0mol dm 3 2 CSn2 1 0mol dm 3CPb2 0 10mol dm 3 分别用符号表示上述原电池 注明正负极 写出原电池的两电极反应和总反应方程式 并计算原电池的电动势 解 1 用能斯特方程计算 Sn2 Sn 0 19667 负极 Pb2 Pb 0 1262 正极 66 E Pb2 Pb Sn2 Sn 0 07047V Sn Sn2 0 01mol dm 3 Pb2 1 0mol dm 3 Pb 总反应 Sn Pb2 Sn2 Pb 2 Sn2 Sn 0 1375 正极 Pb2 Pb 0 155785 负极 E Sn2 Sn Pb2 Pb 0 018285V Pb Pb2 0 1mol dm 3 Sn2 1 0mol dm 3 Sn 总反应 Sn2 Pb Sn Pb2 67 15 1 Br2 Br 1 066 Cr2O7 Cr3 0 26正向不能自发 2 Cl2 Cl 1 3582 MnO4 Mn2 0 84正向不能自发 3 O2 H2O 0 81 F2 F 2 866能自发 68 69 3 阳极 Cu Cu2 2e 阴极 H e 1 2H2 反应式 Cu 2H Cu2 H2 17 1 阳极 2Cl Cl2 2e 阴极 Mg2 2e Mg反应式 MgCl2 熔融 Mg Cl2 2 阳极 2OH H2O 1 2O2 2e 阴极 H e 1 2H2反应式 2H2O 2H2 O2 70 第六章物质结构基础 四个量子数n l m ms的取值 n 1 l 0 n 1 m 0 l ms 1 2 n l m ms的意义 n l 能级高低 l 轨道形状 m 轨道伸展方向 ms 电子自旋方向 有效核电荷数Z 的计算多电子原子核外排布排布原则 能量最低原理 泡利不相容原理 洪特规则 核外电子排布式电子结构式轨道表示式量子数表示式 71 元素周期系根据某元素的核外电子结构式判断其在周期表中的位置 区 周期 族 电负性的变化规律电离能随周期 族的变化规律电子亲和能的变化规律 72 化学键 共价键 键和 键的形成方式 头碰头 肩并肩 偶极钜与键极性和分子极性杂化轨道理论分子中心原子杂化类型 sp sp2 sp3 等性 不等性 分子空间构型分子轨